一种高精度8T SRAM存储阵列存内计算电路

摘要

为解决传统“冯·诺依曼”架构功耗墙瓶颈，提升人工智能应用中点乘求和计算能效，设计了一种基于8T静态随机存储器阵列的存内计算电路，可有效解决“内存墙”问题。通过对存储单元的偏置电压设计来稳定充放电电流，可改善位线放电线性度，提高计算准确性。同时，在保证放电电流相同的前提条件下，减少了模数转换器(ADC)阈值编码，存储阵列的面积明显减小。电路基于65 nm CMOS工艺设计，通过8×72存储阵列的并行计算结构完成了64 Byte二进制点乘累加计算功能。仿真结果表明，在3位ADC输出、8 bit比较输出模式下，使用0.8、1.2 V的核心电源电压和250 MHz的时钟频率，可达到每比特1.69 GOPS/W的计算能效。与理论值基线相比，计算输出的平均计算偏差最大为1.05%，有效提高了计算准确率，并减小了电路面积。

关键词

存内计算 / CMOS / 8T SRAM / 点乘累加计算 / 高线性度

基金资助

广西无线宽带通信与信号处理重点实验室主任基金（GXKL06200131）; 桂林电子科技大学研究生教育创新计划（2022YCXS034）; 南昌市双百计划创新团队项目