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存算一体芯片:多样化存储介质和数字/模拟选择的差异和挑战

近年来,存算一体芯片备受关注,该芯片结合存储和计算功能,具有广阔的应用前景。存算一体依托的存储介质呈现多样化,包括易失性存储器(如SRAM、DRAM)和非易失性存储器(如NOR Flash)。不同存储介质各有各的优点和短板,如NOR Flash具有低成本和高可靠性,但存在工艺制程瓶颈;DRAM成本低、容量大,但速度慢且需要不断刷新;SRAM在速度方面有优势,但容量密度小且价格高。目前,多数厂商倾向于采用技术成熟的SRAM设计存算一体芯片,但部分厂商也会采用“多驾马车”并驱的策略。

存算一体芯片:多样化存储介质和数字/模拟选择的差异和挑战

存算一体计算还可以根据电路技术路径进行分类,包括数字存算和模拟存算。数字存算适合大规模高计算精度芯片的实现,并具有较好的运算灵活性和通用性,但要求存储单元内容以数字信号形式呈现。而模拟存算在计算精度较低的条件下可以提高能量效率,并能搭载任意存储单元,但关键模拟模块的转换精度相对固定,并且不同模拟计算方式可能存在计算误差,扩展性存在一定挑战。

近年来,存算一体领域在学术界进行了大量探索,提出了多种加速器架构,并制备了存算一体芯片原型。在国内,也涌现出了一批存算一体初创企业,研发了基于不同存储器(如SRAM、闪存、RRAM)的存算一体芯片,并已有产品问世。

然而,存算一体芯片仍面临诸多挑战。在芯片设计方面,架构设计的难度和复杂度较高,同时缺乏成熟的存算一体软件编译器、专用EDA工具辅助设计与仿真验证。在芯片测试方面,同样缺乏成熟的测试工具。此外,存算一体芯片还面临生态方面的挑战,如缺乏相应的软件生态和统一的编程接口,导致软件生态分散,限制了存算一体芯片的大规模应用。

虽然存算一体芯片被视为下一代芯片,但目前仍处于起步阶段,受限于成熟度和应用范围。然而,随着技术的进一步发展和研究的不断深入,存算一体芯片有望在未来展现出更大的潜力和应用空间。

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