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类脑神经计算芯片

时间:2020-01-02

(1)CASSANN—V芯片

芯片采用40nm CMOS工艺,规模超过1亿只晶体管,主频超过1GHz,内部集成16个神经元集群,每秒可以完成358亿次突触连接。芯片创新性地引入了概率计算策略,将复杂最优化问题的优化变量看作依概率分布的随机事件,将神经元的权值赋予不确定性,在目标优化过程中既保障算法的收敛性,又兼顾优化策略的多样性,最终实现复杂问题的全局最优化求解;同时,基于自主设计的 “多权值”神经元模型,以及局部子域、串并行协同的类神经形态芯片架构,大幅度提高了芯片的计算效能和容错性。经应用验证,对于离散域内超多变量复杂最优化求解这类NP-hard问题,芯片综合计算效能相比传统的冯×诺依曼架构处理器提高近5个数量级,即1颗芯片的求解能力相当于1台千万亿次超级计算机。

该芯片的研制成功,可为长期受制于计算资源瓶颈制约的诸如网络信息安全、下一代移动通信、计算材料学、生命科学中的复杂最优化问题,提供全新的高效能解决方案。

CASSANN—V芯片.png

CASSANN-V芯片

(2)CASSANN—X芯片

芯片采用台积电28nm CMOS工艺,主频超过1GHz,内部物理实现512个PE单元,峰值计算能力1.2TFlops/S,峰值功耗小于3.5W。芯片在设计过程中考虑到深度学习神经网络的发展趋势,针对3×3、1×1卷积核做了专门优化设计,能够实现最大化的硬件资源利用率。同时,芯片还兼顾了其它尺寸的卷积核,采用非拼接式高效实现5×5、7×7、11×11等卷积核,还能通过参数化配置实现如9×9、13×13、15×15,……等非常规尺寸的卷积核。在计算核心设计方面,采用权值量化编码技术,权值采用8位定点,数据采用16位定点,能够兼顾大多数优化网络。在接口设计方面,设计了物理隔离的多通道数据接口,可以实现权值与数据的独立传输。在片上存储方面,创新性的设计了3级数据共享的分布式数据存储结构,实现了网络权值与图像数据的高效复用。

该芯片主要面向图像处理应用,能够实现任意深度、任意输入输出通道、任意分辨率图像的卷积神经网络加速,在安防视频监控、遥感图像感知、增强现实/虚拟现实、无人机自主巡航、目标检测等应用领域具有广泛的应用前景。

CASSANN-X芯片.png

CASSANN-X芯片


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