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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感存算一体视觉感知架构.doc
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感存算一体视觉感知架构
摘要
在智能视觉感知系统中，图像传感器采集到的原始数据需要经过模数转换、存储和计算等多个环节才能完成信息提取，每个环节都引入了额外的延迟和能耗。感存算一体架构将光感知、数据存储和计算功能融合在同一个芯片上，从根本上消除了传感器与处理器之间的数据搬运开销。本文针对视觉感知场景，设计了一种基于RRAM交叉阵列的感存算一体芯片架构，将光电传感单元与存算一体单元直接耦合，实现了从光信号到推理结果的全模拟域处理，能效比达到传统CMOS图像传感器+数字处理器方案的100倍以上。
一、感存算一体的技术背景
1.1 传统视觉感知系统的瓶颈
传统视觉感知系统由图像传感器（CIS）、模数转换器（ADC）、存储器和处理器四部分组成。图像传感器采集的光信号首先转换为模拟电压，经ADC转换为数字信号，存入存储器，再由处理器读取执行计算。这一过程中，数据在四个模块之间多次搬运，产生了显著的延迟和能耗。据测算，在典型视觉AI应用中，数据搬运能耗占总能耗的80%以上，且传感器到处理器的数据传输延迟可达数十毫秒，无法满足实时性要求高的场景（如自动驾驶、工业质检）。
1.2 感存算一体的优势
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