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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中时序控制与流水线设计.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中时序控制与流水线设计
——从阵列操作时序到系统级流水线的计算调度优化
引言
在存算一体芯片中，时序控制决定了模拟计算阵列中各个操作步骤的先后顺序和时间分配，直接影响计算速度和精度。从位线预充电到阵列计算，再到ADC转换和数字输出，每个步骤都需要精确的时序控制。流水线设计通过将计算过程划分为多个阶段，并在不同阶段之间并行执行，提高计算吞吐量。在存算一体芯片中，流水线可以在阵列级、列级和系统级实现。本文系统分析面向存算一体芯片的模拟计算阵列中时序控制与流水线设计技术。
阵列操作时序
基本时序
存算一体阵列的基本操作时序：
1. 预充电阶段：在位线开始计算前，将位线预充电到参考电压，预充电时间约1ns至10ns。
2. 计算阶段：激活输入字线，在阵列中执行MAC计算，位线电流累积，计算时间约1ns至100ns。
3. 感测阶段：使能感测放大器，检测位线电压变化，感测时间约0.5ns至5ns。
4. ADC转换阶段：启动ADC转换，将模拟电压转换为数字值，转换时间约1ns至10ns。
时序优化
阵列操作时序的优化策略：
1. 重叠时序：将预充电阶段和计算阶段重叠，在上一轮计算的同时，为下一轮预充电。
2. 自适应时序：根据阵列的负载和工艺偏差，自适应调整时序参数，在速度和精度之间取得平衡。
3. 时序裕度：在时序设计中保留裕度，补偿工艺偏差和温度变化导致的时序漂移。
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