中科院微电子所在超低功耗IC与AI领域取得新进展

标签:微电子ICAI
分享到:

近日,中科院微电子所感知中心低功耗智能技术与微系统团队在低功耗集成电路设计与人工智能领域取得新进展,成功研发出基于亚阈值技术的超低功耗基础电路单元以及超低功耗语音关键词识别技术,可广泛应用于低功耗智能芯片与微系统。  

  功耗已成为制约集成电路发展的重要瓶颈。亚阈值技术通过将芯片工作电压降低到晶体管的阈值电压附近,可大幅降低数字系统的功耗。团队研发出nW级高精度上电复位电路[1],有效拓宽了该上电复位电路的应用领域。测试结果表明,该上电复位电路功耗低至32nW,温度系数低至227μV/°C(如图1所示)。为适应自供电系统等极低功耗应用场景,团队研发了pW级上电复位电路[2],可灵活配置复位阈值电压。测试结果表明,该上电复位电路功耗低至365pW,在不同配置下上电复位阈值电压分别为0.76V和0.46V,可广泛应用于极低功耗微系统(如图2所示)。为适应宽电压范围的极低功耗应用场景,团队研发出pW级宽范围电平转换器[3],通过使用堆叠式上拉网络(SPUN)和超关断下拉网络(SCPDN)改善了静态漏电和翻转能量(如图3所示)。SPUN可将输出低电平时的漏电流减少至1/2,SCPDN可将输出高、低电平时的漏电流分别减少至1/7.6和1/18。测试结果显示,该电平转换器静态功耗低至21.62 pW(如图4所示)。 

  超低功耗语音关键词识别是人工智能芯片的重要应用领域。科研团队[4]首次提出了基于误差扩散的语音特征量化算法实现紧凑的二值化语音特征量化以降低语音唤醒模型运算复杂度。实验结果表明,基于该算法的3bit语音特征在2关键词任务下无精度损失,1bit下的精度损失仅1.5%(如图5所示)。 

基于以上研究的成果近期先后发表于期刊《IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs》(DOI: 10.1109/TCSII.2022.3164454,第一作者:游恒博士,通信作者:乔树山研究员)、期刊《AEU - International Journal of Electronics and Communications》 (DOI: 10.1016/j.aeue.2022.154154 ,第一作者:游恒博士,通信作者:乔树山研究员)、期刊《AEU - International Journal of Electronics and Communications》( DOI: 10.1016/j.aeue.2021.154085,第一作者:博士研究生汪鹏,导师:周玉梅研究员)、期刊《IEEE Signal Processing Letters》( DOI: 10.1109/LSP.2022.3179208,第一作者:博士研究生罗孟杰,导师:周玉梅研究员)。  

  该研究得到国家重点研发计划、中科院、所长基金、行业部门、中科南京智能技术研究院等项目资助。

继续阅读
AI也需要睡觉?研究发现:AI在睡眠后学习力可媲美人脑

AI(人工智能)一直都是人类当下的重点研究对象,目前,它在计算机领域内,得到了愈加广泛的重视,并在机器人,经济政治决策,控制系统,仿真系统中得到应用。

情感AI:为什么它是数字医疗的未来?

听说过情感AI吗?情感AI,是计算机科学的一个领域,帮助机器理解人类的情感。麻省理工学院媒体实验室和Rosalind Picard博士是这一领域的主要创新者。通过他们的工作,激发了帮助机器发展同理心的想法。

让AI走进工业应用的最大障碍是什么?

我相信人工智能(AI)、机器学习(ML)、贝叶斯优化、大数据和其他现代技术可以提高我们建模、理解和优化流程的能力;并且这些技术可以使行业走向操作和维护的自主性。这些是工业 4.0、工业物联网 (IIoT)、智能制造、智能仪器仪表、资产模型和数字孪生等流行语的核心要素。

机器意识:AI距离“觉醒”还有多远?

这个困扰了人类几千年的问题,此前似乎只属于哲学家和诗人的讨论范畴,但在今天已经越来越成为人工智能创业者们必须面对的问题。

AI公司如何改造缝纫机仓储?

智能制造的热潮之下,一台台机器人正在陆陆续续走进工厂车间里。它们不仅可以帮助工厂造车、造手机,也能帮助工厂更快更好地制衣帽、做鞋子。

精彩活动