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Digital Processors

268 篇

ISSCC 2026Session 2Digital Processors
Xiaolong Yang, Yang Wang, Wende Xu, Yubin Qin, Huanyu Wang, Ruiqi Guo, Zhiheng Yue, Jiangyuan Gu, Shaojun Wei, Yang Hu,
该论文提出了一种用于4D高斯溅射(4DGS)的处理器,通过自适应二次插值、递归计算重用和树状并行渲染技术,解决了4DGS在内存需求、冗余计算和PE利用率低的问题。在D-Nerf数据集上实现了0.24mJ/帧的渲染能量,能效提升6.11倍。
提出了自适应二次插值方法,减少内存需求并提高插值精度。
引入了递归计算重用技术,避免重复计算,降低计算冗余。
ISSCC 2026Session 2Digital Processors
Matthew Cohen1, Monodeep Kar1, Swagath Venkataramani1, Viji Srinivasan1, Brian Veraa2, Matthew Ziegler1, Nianzheng Cao1,
本文提出了Spyre,一个针对企业推理工作负载优化的可扩展AI加速器,通过专用架构设计和高效数据流管理,解决了大规模部署中的性能与能效瓶颈。
针对企业级推理任务(如推荐系统、自然语言处理)的专用计算与存储层次优化,提升吞吐量并降低延迟。
可扩展的模块化架构,支持从边缘到数据中心的不同规模部署,同时保持高资源利用率。
ISSCC 2026Session 2Digital Processors
Jueun Jung*1,2, Sangho Lee*1, Junghyun Yoo2, Ghangmin Yun2, Kyuho Jason Lee2
论文提出了一种多模态端到端驾驶处理器,通过稀疏性推理单元和灵活的稀疏-密集异构架构最大化稀疏性利用和核心利用率,并设计了节能的分段聚合网络和长短期记忆单元以减少外部内存访问。该处理器在71.3mJ/帧的能耗下达到10.3fps,相比现有先进驾驶SoC能耗降低218倍。
提出稀疏性推理单元,最大化对数据稀疏性的挖掘与利用
设计稀疏感知的自适应核心编排器,实现灵活的稀疏-密集异构核心调度,提升核心利用率
ISSCC 2026Session 2Digital Processors4nm
Chang-Hyo Yu, Jaewan Bae, Jinseok Kim, Hongyun Kim, Wongyu Shin, Jae-Sung Yoon, Young-Jae Jin, Jungju Oh, Jaebong Lee, E
本文提出了一款基于4nm工艺的四芯粒AI SoC,通过先进的UCIe-Advanced芯片间接口实现全芯片可扩展网格,解决了大规模AI推理中芯片间带宽和能效瓶颈。在LLaMA模型上实现了56.8 TPS的吞吐量。
采用四芯粒架构和全芯片可扩展网格,通过16Gb/s UCIe-Advanced接口实现高效芯片间通信。
在4nm工艺上集成LLM加速器,针对大规模AI推理优化能效和吞吐量。
ISSCC 2026Session 2Digital Processors
Hedi Wang*, Xiaoyu Feng*, Weichen Gao, Huazhong Yang, Yongpan Liu
该论文提出了一种建模/渲染统一的3D高斯溅射处理器,通过局部感知的动态细粒度渲染引擎和局部优化的统一渲染工作流,显著减少了冗余计算和能量消耗。该处理器在统一可重构架构中实现了神经建模和高斯渲染,相比现有3D GS加速器,渲染吞吐量提升3.4倍,每帧能耗降低74.1%,建模延迟降低数个数量级。
提出局部感知的动态细粒度渲染引擎,减少冗余计算。
设计局部优化的统一渲染工作流,降低能量消耗。
ISSCC 2026Session 2Digital Processors3nm CMOS (XCD) + 6nm CMOS (IOD)
Ramasamy Adaikkalavan1, Alan Smith1, Teja Singh1, Sundar Rangarajan1, Eric Chapman1, Samuel Naffziger2, Subramaniam Maiy
AMD发布了Instinct MI350系列GPU,采用第四代CDNA架构,通过3D堆叠技术将3nm XCD和6nm IOD集成在一起,并利用Infinity Fabric互连和12层HBM3E内存,面向AI应用提供高性能计算能力。
采用3D堆叠技术将八颗3nm加速计算芯片(XCD)与两颗6nm I/O芯片(IOD)集成,实现高带宽低延迟互连。
引入第四代CDNA架构,针对AI计算优化,支持多达八个12层堆叠的HBM3E内存,显著提升内存带宽和容量。
ISSCC 2025Session 2Digital Processors
Kai-Ping Lin1, Tong Wu1, Chang-Pao Lin1, Po-Wei Chen1, Zhi-Jun Zhang1,
提出了一款名为STEP的神经网络处理器,用于实现8K分辨率、60帧每秒的实时时空视频超分辨率。解决了8K-UHD内容稀缺和传输带宽成本高的问题,在终端显示上通过单阶段算法同时提升分辨率和帧率。
实现了8K-60fps的实时空间-时间视频超分辨率处理,采用单阶段神经网络算法,避免了传统两阶段方法的延迟和资源浪费。
针对高吞吐量和高能效需求,优化了处理器架构,支持低分辨率低帧率输入到高分辨率高帧率输出的端到端处理。
ISSCC 2025Session 2Digital Processors
Ying-Sheng Lin1, Jun Nishimura2, Chia-Hsiang Yang1
本文提出了一款用于4K超高清真视频超分辨率的图像信号处理器,实现了210fps的高帧率处理。该处理器采用基于神经网络的框架,包含对齐和细化阶段,旨在将低分辨率视频转换为高分辨率视频,适用于流媒体和视频会议等低带宽场景。
实现了210fps的4K超高清视频超分辨率处理,达到实时性能。
设计了高效的神经网络对齐与细化架构,在保证图像质量的同时降低计算复杂度。
ISSCC 2025Session 2Digital Processors
Seokchan Song, Seryeong Kim, Wonhoon Park, Jongjun Park, Sanghyuk An,
本文提出IRIS,一款用于空间计算的SoC,支持基于3D高斯溅射的交互式逼真渲染和表面感知建模,解决了NeRF加速器无法支持表面提取和变形的问题,实现了8.55mJ/frame的低功耗性能。
首次提出支持3D高斯溅射(3DGS)的专用SoC架构,实现实时交互式渲染与表面感知建模。
通过硬件加速和算法协同优化,在8.55mJ/frame的超低功耗下完成高质量3D图形处理。
ISSCC 2025Session 2Digital Processors
Xiaoyu Feng*, Hedi Wang*, Chen Tang, Tongda Wu, Huazhong Yang, Yongpan Liu
本文针对资源受限边缘设备上3D高斯散射(3D GS)渲染速度慢、能效低的问题,提出了一种基于形状感知混合架构的3D GS处理器。通过早期计算跳过和高斯分布优化技术,实现了每帧毫焦级能效和373fps的高帧率。
提出形状感知混合架构,根据高斯分布形状动态调整计算资源分配,提升处理效率。
引入早期计算跳过机制,提前终止低贡献高斯点的渲染,减少冗余计算。
ISSCC 2025Session 2Digital Processors
Gerald Strevig1, Chris Berry2, Rahul Rao3, Noam Jungmann4, Michael Sperling2,
本文介绍了IBM Telum II微处理器,针对zNext系统重新设计,实现了5.5GHz的工作频率。该处理器集成了片上数据处理单元并改进了AI加速器,旨在提升系统性能和容量。
重新设计微处理器架构,实现5.5GHz高频运行
集成片上数据处理单元,减少数据搬运延迟
ISSCC 2025Session 2Digital Processors
Xuyang Duan, Xinhua Shi, Zikang Zhou, Zhiyi Shu, Yitong Rong, Yufan Chen,
该论文提出了一款面向移动应用的超分辨率处理器,通过利用伪FP6稀疏性实现了0.52mJ/帧的超低能耗和107fps的高帧率。解决了移动设备上SRCNN推理时的高延迟和高功耗问题。
提出伪FP6稀疏性技术,在保持精度的同时大幅降低计算和存储开销。
设计高能效处理器架构,实现0.52mJ/帧的极低能耗和107fps的实时处理能力。
ISSCC 2025Session 2Digital Processors4nm CMOS
Teja Singh1, Spence Oliver1, Sundar Rangarajan1, Shane Southard1,
本文介绍了AMD下一代高性能x86-64微处理器核心“Zen 5”,采用4nm工艺制造。论文详细阐述了该核心的微架构创新,包括改进的前端、执行单元和缓存层次结构,旨在提升单线程性能、能效和安全性。解决了高性能计算中功耗、性能和面积(PPA)的权衡问题。
重新设计了分支预测器和指令缓存,以提高指令获取准确性和带宽
引入了增强的乱序执行引擎和更大的重排序缓冲区,提升指令级并行度
ISSCC 2025Session 16Digital Processors5nm
Raghu Prabhakar, Junwei Zhou, Darshan Gandhi, Youngmoon Choi,
本文介绍了SambaNova SN40L,一款基于5nm工艺的2.5D数据流加速器,专为支持万亿参数AI模型设计。它通过三级存储系统(片上SRAM、封装HBM、片外DRAM)解决大模型的内存瓶颈,并采用CoWoS-S中介层集成两个加速器die与HBM。
三级存储系统:结合片上SRAM、封装内HBM和片外DRAM,实现大模型高效数据访问。
2.5D CoWoS-S封装:集成两个相同加速器die和HBM内存模块,提升带宽和能效。
ISSCC 2025Session 16Digital Processors5nm
Asad Khamisy1, Mohan Kalkunte1, Peter Del Vecchio1, Yokai Cheok1, Greg Barsky1,
本文介绍了Broadcom的Tomahawk5(TH5)单片交换芯片,采用5nm工艺实现51.2Tb/s的交换容量,是前代产品的两倍,专为下一代数据中心和AI网络设计。芯片集成了Peregrine SerDes技术,解决了高带宽、低延迟和功耗效率的关键挑战。
采用5nm工艺实现51.2Tb/s单片交换芯片,显著提升带宽密度。
集成Peregrine SerDes技术,支持高速串行数据传输,优化AI/ML网络性能。
ISSCC 2024Session 2Digital Processors40nm
Yi Zhang*1,2, Wenyue Zhou*1,2, Yiwei Zhang1,2, Houren Ji1,2, Yongming Huang1,2,
本文提出BayesBB,一种支持B5G/6G去蜂窝大规模MIMO的9.6Gbps可配置全消息传递基带加速器。采用40nm工艺实现了1.61ms的低系统延迟,解决了传统基带处理的高延迟和低吞吐量问题。
提出全展开流水线架构的MIMO-BP检测器,5次迭代实现1.44ms检测延迟。
基于高斯近似干扰测量和后验消息累加,高效计算符号先验概率和比特LLR消息。
ISSCC 2024Session 2Digital Processors
Tang Lee, Ting-Yang Chen, I-Hsuan Liu, Chia-Hsiang Yang, Figure 2.6.4 shows the detailed architecture and optimization t
该论文提出了一种用于下一代通信系统的256×32多用户MIMO OTFS检测器,采用逐块对角线带均值计算并消除数据依赖性,实现了131mW功耗和6.4Gbps吞吐率。与逐行基线设计相比,所提架构达到了完全硬件利用率。
提出基于逐块对角线带的均值计算方法,左下和右上块的均值分别利用前一层更新符号和预计算部分和来消除数据依赖性。
设计包含4个复数乘法累加单元的MCU,通过时分和顺序操作组合实现完全硬件利用率。
ISSCC 2024Session 2Digital Processors28nm CMOS
Shiyu Guo1, Sachin Sapatnekar2, Jie Gu1
该论文提出了一款基于物理的光线追踪渲染处理器,针对增强现实中的逼真渲染需求。通过引入BBOX交点评估器和三角网格交点评估器,将复杂3D对象分段处理,实现了线性可扩展性,平均速度提升13倍,内存开销仅增加5.6%。
提出将复杂3D对象分段处理的光线追踪架构,通过BBOX交点评估器和三角网格交点评估器协同工作,在不损失光线追踪效果的前提下提升效率。
实现了线性可扩展的渲染时间,相比基线设计平均获得13倍加速,且内存开销仅5.6%。
ISSCC 2024Session 2Digital Processors5nm
Chang-Hyo Yu, Hyo-Eun Kim, Sungho Shin, Kyeongryeol Bong, Hyunsuk Kim,
该论文介绍了一款在5nm工艺下实现的机器学习系统芯片ATOMUS,其峰值性能达到32TFLOPS/128TOPS,专为延迟关键型应用设计。通过创新的架构和电路设计,解决了高性能计算中延迟与能效的平衡问题。
采用异构计算架构,融合高精度浮点与低精度整数计算单元,实现灵活的性能与能效权衡。
针对延迟关键型应用优化了数据流和存储层次,减少了数据搬运开销。
ISSCC 2024Session 2Digital ProcessorsIntel 7 (10nm Enhanced SuperFin)
Ashley O. Munch1, Nevine Nassif1, Carleton L. Molnar1, Jason Crop2,
Emerald Rapids是第五代Intel Xeon可扩展处理器,采用多芯片封装集成两个芯片,支持最多64核、超过300MB共享L3缓存以及8通道DDR5-5600内存和32GT/s PCIe/CXL互连。该处理器针对云和企业工作负载,通用整数性能较上一代提升18%,并支持更高的内存和I/O带宽。
多芯片封装设计:通过集成两个芯片实现64核和超过300MB共享L3缓存,提升了核心数和缓存容量。
高带宽内存和互连:支持8通道DDR5-5600、32GT/s PCIe/CXL以及20GT/s UPI,提供了更高的数据吞吐量。
ISSCC 2024Session 2Digital Processors5nm
These area optimizations resulted in a “Zen 4c” core, including the L2 cache, that was, 35% smaller than the “Zen 4” cor
本文介绍了AMD在5nm工艺下设计的面积优化x86-64微处理器核心“Zen 4c”。通过减少L3缓存容量并组合L3数据宏以降低外围电路开销,实现了芯片面积仅增加10%但核心数量翻倍且总L3缓存容量保持不变。
通过将L3缓存从32MB减至16MB并合并L3数据宏,显著提高了面积效率,使宏面积减少超过10%。
在保持总L3缓存32MB不变的前提下,将核心数量翻倍,且芯片面积仅增加10%,实现了更高的核心密度。
ISSCC 2024Session 2Digital Processors4nm
Anshul Varma1, Sumanth Gururajarao1, HsinChen Chen1, Tao Chen1,
本文介绍了一款面向旗舰智能手机的4nm工艺、3.4GHz三档全乱序ARMv9.2 CPU子系统,用于5G移动SoC。该工作首次公开采用全乱序执行的三档CPU架构,旨在实现高性能与能效的平衡,代表了移动SoC设计的范式转变。
首次在移动SoC中实现全乱序执行的三档(Tri-Gear)CPU子系统,通过动态调整性能档位优化能效。
基于4nm先进工艺和ARMv9.2架构,实现3.4GHz高频运行,同时支持5G通信需求。
ISSCC 2024Session 16Digital Processors4nm
Jieun Park, Yong Ki Lee, Karpinskyy Bohdan, Yunhyeok Choi, Jonghoon Shin,
该论文提出了一种基于自定时环(STR)的真随机数发生器(TRNG),在4nm CMOS工艺上实现了60Mb/s的高吞吐量。通过PVT变化容忍设计,确保在各种工艺、电压和温度变化下保持稳定的熵比特质量,解决了高安全性应用中随机数稳定性问题。
首次采用自定时环(STR)结构实现真随机数发生器,在4nm先进工艺下达到60Mb/s吞吐量。
提出PVT变化容忍设计技术,确保随机数熵值在不同工艺角、电压和温度下保持稳定,增强安全性。
ISSCC 2024Session 16Digital Processors
Sirish Oruganti*1, Meizhi Wang*1, Vishnuvardhan V. Iyer1, Yipeng Wang1,
该论文提出了一种抗功耗和电磁侧信道攻击的AES-128核心,采用轮对齐的全局同步局部异步架构。通过使每个子模块在每个轮次中随机执行并行、串行或空操作,同时维持总操作数不变,实现了对细粒度电磁扫描攻击的抵抗。
提出轮对齐的全局同步局部异步架构,结合随机化操作模式(并行、串行、空操作)来对抗细粒度电磁侧信道攻击。
通过在每个轮次中随机分配子模块的活动类型,同时保持总操作数恒定,有效隐藏了特定模块的活动特征。
ISSCC 2024Session 16Digital Processors28nm CMOS
Mao Li1, Zhaoqing Wang1, Sanu K. Mathew2, Vivek De2, Mingoo Seok1
该论文提出了一种名为PACTOR的变化容忍探针攻击检测器,用于2.5Gb/s×4通道的片间接口,在28nm CMOS工艺中实现。它解决了PCB信号迹线被探针攻击导致数据传输窃听的安全威胁,无需依赖传统加密方法的高功耗和延迟。
设计了一种变化容忍的探针攻击检测电路,能够在不影响高速数据传输的情况下检测外部物理攻击。
实现了四通道并行接口的集成检测,每个通道支持2.5Gb/s数据速率,适用于多芯片互连场景。
ISSCC 2024Session 16Digital Processors65nm CMOS
Yan He, Kaiyuan Yang
本文提出了一种可综合、设计无关的时序故障注入监测器,覆盖2MHz至1.26GHz的宽时钟频率范围,用于检测由时钟信号或电压篡改等低成本手段引起的故障注入攻击,保障芯片安全。
提出了一种设计无关的监测架构,无需修改原电路设计即可集成,降低了使用门槛。
实现了超宽频率范围(2MHz-1.26GHz)的时序故障检测,涵盖大多数数字电路工作频率。
ISSCC 2024Session 16Digital Processors5nm
Sudhir Shrikantha Kudva1, Mahmut Ersin Sinangil1, Stephen Tell2,
本文提出了一种在5nm工艺下实现的高密度、低功耗PUF设计,通过不稳定位检测和掩码技术,将误码率分别降低了23倍和39倍。采用泄漏偏置反相器结构避免了大的穿通电流,从而降低了功耗并提高了可靠性。
采用泄漏偏置反相器链代替传统CMOS反相器,消除了大穿通电流,降低了功耗和可靠性问题。
通过不稳定位检测和掩码技术,实现了23倍和39倍的BER降低,显著提升了PUF的稳定性。
ISSCC 2024Session 16Digital Processors3nm
Eric Hunt-Schroeder1, Parker Lin-Butler2, Amit Degada1, Tian Xia2
该论文在3nm工艺节点上提出了一种物理不可克隆函数(PUF),通过多模式自毁功能增强安全性,并实现了3.48×10⁻⁵的极低比特错误率(BER)。主要解决了传统PUF中BER难以低于1×10⁻⁴的挑战,通过稳定比特识别和屏蔽不稳定比特单元的方法降低错误率。
提出多模式自毁功能,允许PUF在受到攻击或需要时主动销毁密钥,增强安全性。
采用受控不平衡的感知过程来检测弱比特单元,实现3.48×10⁻⁵的极低BER,显著优于传统PUF。
ISSCC 2024Session 16Digital Processors28nm CMOS
Yihong Zhu1,2, Wenping Zhu1,2, Yi Ouyang1, Junwen Sun1,2, Min Zhu3, Qi Zhao1,2,
本文提出了一款28nm工艺的多用途后量子密码处理器,支持多种密钥封装机制和数字签名方案,解决了后量子密码迁移中硬件加速的通用性和能效问题。该处理器实现了69.4kOPS的吞吐量和4.4μJ/Op的能效。
支持多种后量子密码数学问题(如格、编码等)的通用处理器架构,可灵活配置不同算法。
通过优化的数据路径和存储层次,在28nm工艺下实现了高能效(4.4μJ/Op)和高吞吐(69.4kOPS)。
ISSCC 2024Session 16Digital Processors28nm CMOS
Hyunhoon Lee*, Hyeokjun Kwon*, Youngjoo Lee
该论文提出了一款基于28nm CMOS工艺的灵活RNS-CKKS处理器,用于全同态加密(FHE)的隐私保护计算。该处理器实现了2.7至13.3μJ/boot/slot的能效,解决了在服务器系统中对加密数据进行高效计算的问题。
设计了支持可配置插槽的灵活RNS-CKKS处理器架构,实现了能效与性能的权衡。
在28nm CMOS工艺中实现了2.7-13.3μJ/boot/slot的低能耗,适用于不同安全需求的隐私计算场景。
ISSCC 2023Session 2Digital Processorsnull
Donghyeon Han, Junha Ryu, Sangyeob Kim, Sangjin Kim, Hoi-Jun Yoo
本文提出MetaVRain,一种用于移动端元宇宙的实时超逼真3D NeRF处理器,功耗仅133mW。通过设计1D-2D混合神经网络引擎,实现了高效低功耗的NeRF推理,解决了NeRF在移动设备上实时运行的难题。
提出1D-2D混合神经网络引擎,结合1D和2D计算优势,降低计算复杂度
实现133mW超低功耗下的实时3D NeRF渲染,适用于移动元宇宙场景
ISSCC 2023Session 2Digital Processors28nm
I-Ting Lin1, Zih-Sing Fu1, Wen-Ching Chen2, Liang-Yi Lin2, Nian-Shyang Chang2,
该论文提出了一款28nm工艺、功耗142mW的运动控制SoC,用于自主移动机器人(AMR)。它通过轨迹优化和物理模型生成命令序列,解决了快速变化环境下运动控制的实时性和低功耗需求。
采用28nm工艺实现低功耗运动控制SoC,功耗仅142mW,适用于电池供电的自主移动机器人。
通过轨迹优化和物理模型实时生成运动控制命令序列,提升机器人在动态环境中的响应速度和精度。
ISSCC 2023Session 2Digital Processors
Yen-Lung Chen*1, Chung-Hsuan Yang*1, Yi-Chung Wu*1, Chao-Hsi Lee2,
本文提出了一款全集成端到端基因组分析加速器,用于下一代测序,实现了高吞吐量低功耗的基因数据分析,解决了传统软件分析速度慢的问题。
实现了首个全集成端到端基因组分析加速器,覆盖测序数据处理的完整流程
采用高效的硬件架构和并行化设计,显著提升分析吞吐量并降低功耗
ISSCC 2023Session 2Digital Processors
Kazushi Kawamura*1, Jaehoon Yu*1, Daiki Okonogi1, Satoru Jimbo1,
本文提出Amorphica,一种4副本512全连接自旋的336MHz可变形退火器,用于解决组合优化问题。通过可编程优化策略,系统能够灵活适应不同问题,提高求解效率。
采用4副本全连接自旋架构,实现高并行度退火计算
引入可编程优化策略,支持多种退火算法动态切换
ISSCC 2023Session 2Digital Processors4nm FinFET
Bo-Jr Huang, Alfred Tsai, Lear Hsieh, Kathleen Chang, C.-J. Tsai,
本文介绍了一款面向5G移动游戏、采用4nm FinFET工艺的SoC,重点解决了高性能计算带来的热管理挑战,以在游戏过程中维持性能。
提出了针对移动游戏的高性能热管理技术,可在高负载下持续优化性能。
在4nm FinFET工艺上集成了5G基带与游戏专用处理器架构。
ISSCC 2023Session 2Digital Processors5nm FinFET
Benjamin Munger1, Kathy Wilcox1, Jeshuah Sniderman1, Chuck Tung1,
本文介绍了AMD的Zen 4 x86-64微处理器核心,采用5nm FinFET工艺制造,通过与台积电的紧密合作优化了工艺和缩放性能。该核心相比上一代Zen 3在7nm工艺上实现了显著的性能提升。
采用5nm FinFET工艺,与台积电合作优化工艺缩放,实现更高性能和能效
微架构的改进以支持更高频率(5.7GHz)和更强计算能力
ISSCC 2023Session 16Digital Processors
Sangjin Kim, Zhiyong Li, Soyeon Um, Wooyoung Jo, Sangwoo Ha,
提出了一种基于eDRAM存内计算的可重构空间加速器DynaPlasia,采用三模式单元实现动态分辨率,解决了固定IMC宏大小导致的重复内存访问和利用率低的问题。
提出三模式单元(Triple-Mode Cell),支持动态分辨率调整,适应不同DNN层维度。
设计可重构空间加速器架构,通过动态配置宏大小减少重复内存访问和功耗。
ISSCC 2023Session 16Digital Processors28nm CMOS
Fengbin Tu, Yiqi Wang, Zihan Wu, Weiwei Wu, Leibo Liu, Yang Hu,
本文提出TensorCIM,一款基于28nm工艺的数字CIM张量处理器,用于加速推荐模型等超越神经网络的稀疏聚集和稀疏代数操作,通过MCM-CIM架构有效缓解数据移动瓶颈。
提出数字CIM架构,专门针对稀疏聚集(SpG)和稀疏代数(SpA)操作进行优化,实现高效稀疏张量处理。
采用多芯片模块(MCM)集成CIM,支持大规模稀疏计算,并实现3.7nJ/Gather的能效和8.3TFLOPS/W的FP32算力。
ISSCC 2023Session 16Digital Processors28nm
Jinshan Yue1, Chaojie He1, Zi Wang1, Zhaori Cong1, Yifan He2, Mufeng Zhou2,
该论文提出了一款28nm工艺的存算一体处理器,支持浮点神经网络推理与训练,能效达到16.9-300TOPS/W。针对传统浮点CIM需要复杂逻辑或长对齐周期的问题,提出了高效浮点运算方案。
提出了一种支持浮点乘累加运算的存算一体架构,避免了传统方案中的长对齐延迟。
实现了16.9-300TOPS/W的宽能效范围,兼顾高性能与低功耗。
ISSCC 2022Session 33Digital Processors
Li-Qun Weng, Li-De Chen, Hao-Chien Cheng, An-You Zheng, Kai-Ping Lin, Chao-Tsung Huang
该论文提出了一种用于双层3D分解显示的光场分解处理器,能够以31fps的帧率处理7×7视角的高清光场,实现全视差裸眼3D观看体验。通过将光场分解为双层显示视图,解决了传统裸眼3D技术在景深、视场角和分辨率之间的权衡问题。
提出了一种高效的光场分解算法,支持7×7视角的高清光场实时处理,帧率达到31fps。
设计了专用的硬件架构,实现了双层LCD显示视图的快速生成,显著降低了计算复杂度和功耗。
ISSCC 2022Session 33Digital Processors
Yi-Yen Hsieh, Yu-Cheng Lin, Chia-Hsiang Yang
提出了一种用于癫痫发作预测的神经信号处理器,实现了每分类仅消耗96.2nJ的超低能耗,通过可适配智能技术适应不同患者的脑电特征,解决了植入式闭环神经调控系统对实时、低功耗癫痫检测的需求。
提出每分类能耗仅96.2nJ的神经信号处理器,大幅降低功耗以适应植入式应用。
采用可适配智能架构,能够在线调整分类参数以匹配不同患者的脑电模式,提高预测准确性。
ISSCC 2022Session 33Digital Processors
Ji-Soo Chang, Eunsang Jang, Youngkil Choi, Moonkyu Song, Sanghyo Lee,
本文提出了一种单芯片全集成生物识别智能卡SoC,实现了最低1.05A/m的磁场强度,传输时间达到1014.7ms,解决了支付卡应用中生物识别认证的集成度和功耗问题。
首次实现单芯片全集成生物识别智能卡SoC,将传感器、处理器和通信模块集成于单一芯片。
达到极低的1.05A/m最小磁场强度,提升了非接触式通信的灵敏度和可靠性。
ISSCC 2022Session 2Digital Processors7nm CMOS
Thomas Burd1, Wilson Li1, James Pistole1, Srividhya Venkataraman1,
介绍了AMD第二代7nm x86-64微处理器核心Zen3的微架构设计,实现了首次重大架构重新设计,显著提升了单线程性能和能效。通过统一L3缓存、优化前端和执行单元等改进,增强了指令级并行性和缓存效率。
统一L3缓存设计,将两个4核CCX合并为一个8核CCX,减少核心间延迟并提高缓存共享效率。
改进前端管道和执行单元,包括更大的分支预测器和更高效的调度器,提升指令吞吐量。
ISSCC 2022Session 2Digital Processors16nm
with a Multilayer Switch Box Interconnect, Assembled as a, 2×2 Dielet with 10µm-Pitch Inter-Dielet I/O for Runtime
本文提出了一款基于16nm工艺的784核数字信号处理器阵列,采用多层交换盒互连和2×2 dielet组装技术(10μm间距),实现了785GMACs/J的高能效。该处理器作为粗粒度可重构阵列(CGRA),支持多程序运行时重构,在能效上接近专用加速器(2-10倍以内),解决了传统FPGA缺乏时间动态性和CGRA能效差距的问题。
提出多层交换盒互连架构,实现高密度核间通信,提升可重构阵列的灵活性和效率。
采用2×2 dielet组装技术,通过10μm间距的微凸点实现高带宽低功耗的芯片间互连,支持大规模集成。
ISSCC 2022Session 2Digital Processors5nm
Ashish Nayak1, HsinChen Chen1, Hugh Mair1, Rolf Lagerquist1, Tao Chen1,
该论文介绍了一款采用5nm工艺的Tri-Gear ARMv9 CPU子系统,集成于5G旗舰移动SoC中,通过避免使用低阈值电压器件来降低泄漏功耗并扩展核心的可用电压频率范围,实现了3.4GHz的高频运行。
提出Tri-Gear架构,实现高性能与低功耗的平衡
通过避免低VT器件降低泄漏功耗,扩展核心在低电压下的工作范围
ISSCC 2022Session 2Digital Processors7nm
Rahul M. Rao1, Christopher Gonzalez2, Eric Fluhr3, Abraham Mathews3,
该论文介绍了POWER10™处理器,一款面向企业级工作负载的16核SMT8服务器处理器,采用7nm工艺,实现了2TB/s的片外带宽,并采用双向高带宽竞赛赛道互连结构。
采用16核SMT8同步多线程设计,支持高并发企业级应用。
通过双向高带宽race-track互连提供2TB/s片外带宽,显著提升数据传输效率。
ISSCC 2022Session 2Digital Processors7nm CMOS
Ofer Geva , Chris Berry , Robert Sonnelitter , David Wolpert , Adam Collura ,
本文介绍了IBM Telum微处理器,一款用于下一代IBM Z系统的16核、5+GHz双芯片模块。该处理器旨在显著提升系统性能,解决了企业级高吞吐量和可靠性的需求。
采用16个高性能核心,工作频率超过5GHz,实现高计算吞吐量。
采用双芯片模块(DCM)封装,优化了芯片间互连和功耗管理。
ISSCC 2022Session 2Digital Processors
Nevine Nassif1, Ashley O. Munch1, Carleton L. Molnar1, Gerald Pasdast2,
本文介绍了英特尔下一代至强可扩展处理器Sapphire Rapids,通过增加核心数、超过100MB共享L3缓存、支持DDR5内存和PCIe/CXL/UPI高速互连,提升了服务器处理器的性能和可扩展性。该处理器旨在满足数据中心对高计算密度和内存带宽的需求。
采用更高核心数和超过100MB共享L3缓存,提升多线程处理能力。
集成8个DDR5内存通道和32GT/s PCIe/CXL/16GT/s UPI互连,大幅提高内存和I/O带宽。
ISSCC 2022Session 2Digital Processors多节点(5个工艺节点)
Wilfred Gomes1, Altug Koker2, Pat Stover3, Doug Ingerly1, Scott Siers2,
本文介绍了Ponte Vecchio(PVC),一个异构的petaop级3D处理器,由47个功能块组成,跨越五个工艺节点,通过Foveros和EMIB技术连接,实现单芯片操作,旨在支持可扩展的百亿亿次超级计算。
采用多块3D堆叠架构,集成47个功能块,实现异构集成和可扩展性。
利用Foveros和EMIB先进封装技术,将不同工艺节点的块连接成单一芯片,提升性能和能效。
ISSCC 2022Session 15Digital Processors
Laura Fick1, Skylar Skrzyniarz1, Malav Parikh1, Michael B. Henry2, David Fick1
本文提出一种模拟矩阵处理器,用于边缘AI实时视频分析,解决了边缘设备上高效、低功耗部署机器学习模型的问题。通过模拟计算实现高吞吐量矩阵运算,支持实时视频推理。
采用模拟矩阵乘法累加架构,显著降低功耗和延迟
针对边缘AI优化,在有限面积和功耗预算下实现高帧率视频分析