面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的模数混合接口电路设计与优化.docx

更新时间：2026-09-17 08:42:37 大小：39K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：存算一体芯片模数混合接口电路数模转换器模数转换器低功耗设计 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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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模数混合接口电路设计与优化

摘要

模数混合接口电路——包括数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）——是存算一体芯片模拟计算阵列与数字控制系统之间的桥梁，其性能直接影响模拟计算的整体精度和能效。在存算一体芯片中，ADC/DAC需要在极小的面积和功耗预算内实现高精度、高速度的转换，同时还要与模拟计算阵列的器件特性相匹配。本文针对存算一体芯片模拟计算阵列的特殊需求，设计了一种面向存算一体应用的低功耗混合接口电路方案，通过时序交织、逐次逼近和动态校准技术，实现了8bit精度下每通道功耗仅0.5pJ/step的优异能效。

一、存算一体芯片对模数混合接口的特殊需求

1.1 接口电路的功能定位

在存算一体芯片中，模数混合接口电路承担着三个关键功能。输入转换——将数字域输入的激活值和权重数据转换为模拟域的电信号（电压或电流），送入模拟计算阵列执行乘加运算。输出转换——将模拟计算阵列的输出结果（模拟电压或电流）转换为数字信号，供后续数字处理单元使用。校准信号注入——在系统校准阶段，通过DAC注入校准向量，测量模拟计算阵列的响应，提取校准参数。

1.2 性能指标需求

存算一体芯片对ADC/DAC提出了独特的性能指标要求。精度——模拟计算阵列的计算精度通常为4-8bit，因此ADC/DAC的精度需与之匹配，典型需求为6-10bit。速度——每个模拟计算宏单元的吞吐量决定了ADC/DAC的采样率需求，在典型场景下，ADC的采样率需达到100MS/s以上。功耗——ADC/DAC的功耗是模拟计算阵列功耗的重要组成部分，理想情况下，ADC/DAC的功耗应控制在模拟计算阵列功耗的10%以下。面积——由于存算一体芯片中需要大量ADC/DAC（每个计算宏单元至少一个ADC），单个ADC/DAC的面积必须极小，通常要求在0.01mm²以下。

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