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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的3D可重构存算一体架构与晶圆级封装技术.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的3D可重构存算一体架构与晶圆级封装技术
摘要
3D可重构技术通过将存算单元组织为可动态重构的计算网格，实现了对多样化神经网络架构的高效支持。本文基于清微智能TX系列芯片的技术路线，分析了3D可重构存算一体架构的核心原理和晶圆级封装技术。TX8系列芯片采用可重构算力网格架构，将计算单元组织为可配置的二维网格，根据神经网络模型的结构动态调整计算路径和数据流，实现了对卷积、Transformer、LSTM等多样化架构的高效映射。下一代产品TX83将进一步融合晶圆级封装形态，实现1000 TOPS/W的能效目标。
一、可重构存算一体架构
1.1 可重构计算网格
可重构计算网格由多个基本计算单元（PE）组成，PE之间通过可编程互连网络连接。每个PE包含RRAM存算单元、本地控制器和输入输出缓冲器，可独立配置为矩阵乘法、向量加法或激活函数计算模式。网格的拓扑结构和计算模式在编译阶段确定，根据神经网络模型的结构自动适配。
1.2 动态数据流调度
与固定数据流的脉动阵列不同，可重构网格支持动态数据流调度。编译器生成数据依赖图后，硬件调度器根据图拓扑在PE之间动态分配计算任务，当某个PE的计算负载过重时，自动将任务迁移到空闲PE。动态数据流调度将计算单元利用率从传统脉动阵列的60%提升至90%以上。
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