人工智能 (AI) 應(yīng)用程序在我們的日常生活中無處不在。隨著傳感器,、5G通信,、邊緣計(jì)算等技術(shù)的不斷演進(jìn)，包括汽車,、工廠自動(dòng)化設(shè)備,、醫(yī)療保健設(shè)備、各種消費(fèi)電子產(chǎn)品和小型電池供電的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)在內(nèi)的大型數(shù)據(jù)中心)節(jié)點(diǎn),，從數(shù)字化,、網(wǎng)絡(luò)化功能的增加，逐漸演變?yōu)閾碛胁煌瑢哟蔚摹爸悄堋薄?/p>

這些智能系統(tǒng)可以將收集到的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息,，做出快速?zèng)Q策并實(shí)時(shí)做出適當(dāng)響應(yīng),，或者將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行深入分析以獲得更高價(jià)值的見解。它們能否充分發(fā)揮作用,，不僅取決于中央處理器(CPU)的計(jì)算能力,，還取決于內(nèi)存，內(nèi)存不再僅僅負(fù)責(zé)簡單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,，而是開始在共享中發(fā)揮越來越重要的作用處理器的計(jì)算任務(wù),。

Donald Huang 是 Macronix International Co., Ltd. (Macronix) 的產(chǎn)品營銷部總監(jiān)，該公司是非易失性存儲(chǔ)器集成組件的全球領(lǐng)導(dǎo)者,。他以配備高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛功能的智能網(wǎng)聯(lián)汽車為例,，表示這類配備攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)等傳感器的系統(tǒng)每天可產(chǎn)生高達(dá)數(shù)TB的數(shù)據(jù),。因此,，它的存儲(chǔ)器不僅需要大量的存儲(chǔ)容量和高傳輸帶寬，而且還必須滿足嚴(yán)格的汽車規(guī)范,，這些規(guī)范對(duì)可靠性和質(zhì)量要求非常高,。而且，

此外,，他強(qiáng)調(diào),，當(dāng)AI應(yīng)用從云端走向邊緣時(shí)，對(duì)于車輛等需要安全和快速響應(yīng)的邊緣設(shè)備,，內(nèi)存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和高速傳輸方面提供的支持不可或缺,，而對(duì)降低系統(tǒng)功耗和成本的解決方案的需求也在上升。

黃總指出,，為滿足人工智能應(yīng)用對(duì)高存儲(chǔ)容量,、高速傳輸和低時(shí)延的要求,，內(nèi)存組件在系統(tǒng)中的作用開始發(fā)生范式轉(zhuǎn)變;過去，閃存在系統(tǒng)中只起到純后端存儲(chǔ)的作用,，支撐前端DRAM和處理器的嵌入式SRAM,。不過，隨著數(shù)據(jù)量的大幅增加,，對(duì)傳輸帶寬和速度的要求也越來越高,，他說，需要一種全新的內(nèi)存架構(gòu)來應(yīng)對(duì)這些新興的應(yīng)用,。

他接著解釋,，因應(yīng)大數(shù)據(jù)的需求，目前主流的NAND和NOR閃存已經(jīng)從2D結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向3D結(jié)構(gòu),，以達(dá)到更高的存儲(chǔ)密度和更低的成本,。而人工智能系統(tǒng)也希望閃存能夠更靠近計(jì)算單元，以支持高速訪問并降低數(shù)據(jù)傳輸功耗,。如今的新一代閃存直接在內(nèi)部增加了計(jì)算功能,，準(zhǔn)備從幕后走向前臺(tái)，與中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU)并肩作戰(zhàn),?！癕acronix 最新的 FortiX 系列 3D NAND/NOR 閃存就是這樣一個(gè)'以內(nèi)存為中心'的創(chuàng)新解決方案，”Donald 說,。

FortiX系列產(chǎn)品除了提供3D閃存的高存儲(chǔ)容量,、穩(wěn)定的質(zhì)量和可靠性外，還具有支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理,、高傳輸帶寬和低功耗等額外優(yōu)勢(shì),。Donald表示，F(xiàn)ortiX解決方案的內(nèi)存搜索(IMS)和內(nèi)存計(jì)算(CIM)是數(shù)字和模擬架構(gòu)的計(jì)算功能,。當(dāng)傳統(tǒng)的存儲(chǔ)和計(jì)算分離的馮諾依曼架構(gòu)遇到延遲和功耗瓶頸時(shí),，這種新架構(gòu)不僅可以大大減少內(nèi)存和CPU/GPU之間的數(shù)據(jù)傳輸。這不僅提高了速度并降低了功耗,，而且還可以節(jié)省對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器,、微控制器和 GPU 組件的需求，從而降低整體系統(tǒng)成本,。FortiX 是 Macronix 團(tuán)隊(duì)花費(fèi)多年時(shí)間進(jìn)行研發(fā)的心血結(jié)晶,。相關(guān)技術(shù)論文近年來在國際電子器件會(huì)議(IEDM)、國際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)等全球?qū)W術(shù)研討會(huì)上受到青睞,。而且,，F(xiàn)ortiX一直在申請(qǐng)專利。

FortiX的IMS功能可以直接從內(nèi)存中已有的數(shù)據(jù)中搜索比較數(shù)據(jù)(精確或接近)，支持并行輸入,。Donald解釋說，3D NAND適合大數(shù)據(jù)量(>64Gb)的應(yīng)用,，而3D NOR則支持TCAM和Hamming Distance Sorter架構(gòu)的高速應(yīng)用,。有多種創(chuàng)新架構(gòu)提供靈活的選項(xiàng)來幫助物體檢測(cè)/圖像識(shí)別，包括智能車輛的車道識(shí)別等應(yīng)用,。支持逐位邏輯運(yùn)算的 CIM 函數(shù)可以在深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理任務(wù)中執(zhí)行所需的 MAC 運(yùn)算,。Donald補(bǔ)充說，在性能方面,，與傳統(tǒng)的馮諾依曼架構(gòu)系統(tǒng)相比,，F(xiàn)ortiX IMS 3D NAND的內(nèi)部搜索速度高達(dá)300Gb/s，其每秒數(shù)據(jù)查詢率(QPS)可提升10倍以上,，運(yùn)行功耗(有功功率)僅為300mW左右,，遠(yuǎn)低于DRAM的1W功耗。此外,，經(jīng)過FortiX IMS 3D NAND加速器運(yùn)行后,，數(shù)據(jù)量可以減少到只有原來數(shù)據(jù)量的5%，大大減少了馮諾依曼架構(gòu)系統(tǒng)后續(xù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)移動(dòng),，不僅降低功耗和總成本,，同時(shí)顯著提高性能。

不過,，Donald 也強(qiáng)調(diào),，新的 FortiX 架構(gòu)不同于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)閃存產(chǎn)品。為了充分發(fā)揮FortiX的全部優(yōu)勢(shì),，旺宏在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段就與客戶緊密合作,，針對(duì)不同的應(yīng)用部署類似于特定應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，然后旨在將產(chǎn)品設(shè)計(jì)成通用的產(chǎn)品參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，包括內(nèi)存接口,。旺宏之所以能夠?yàn)榭蛻籼峁﹥?yōu)秀的技術(shù)支持，是因?yàn)橥瓴粌H擁有自己的晶圓廠生產(chǎn)線來確保內(nèi)存產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性,，而且擁有強(qiáng)大的軟件和硬件工程師團(tuán)隊(duì)支持設(shè)計(jì)階段,。雖然FortiX系列產(chǎn)品目前還沒有官宣，但Donald透露,，旺宏一直在積極推動(dòng)與目標(biāo)應(yīng)用客戶的設(shè)計(jì)合作,，很可能在未來兩三年內(nèi)推出終端產(chǎn)品，他也看好這一創(chuàng)新技術(shù)在人工智能時(shí)代的發(fā)展前景,。旺宏歡迎對(duì)FortiX感興趣的廠商共同合作,，共同探索和開發(fā)“以內(nèi)存為中心”解決方案的更多潛在應(yīng)用。

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