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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中模拟计算与数字计算的精度匹配与接口设计.docx
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中模拟计算与数字计算的精度匹配与接口设计
——从模拟域到数字域的精度转换与接口优化
引言
在存算一体芯片中，模拟计算阵列的输出需要经过ADC转换为数字值，供数字处理器使用。模拟计算与数字计算之间的精度匹配和接口设计，直接影响芯片的整体计算精度和效率。模拟计算的精度由存储单元的电导精度、ADC的转换精度和噪声水平决定。数字计算的精度由数据位宽和算法精度决定。模拟计算与数字计算的精度匹配需要在精度和效率之间取得平衡。本文系统分析面向存算一体芯片的模拟计算阵列中模拟计算与数字计算的精度匹配与接口设计技术。
模拟计算的精度特性
模拟MAC计算精度
存算一体阵列中模拟MAC计算的精度：
1. 权重精度：存储单元的电导精度决定权重精度，在ReRAM中，电导精度约6位至8位。
2. 输入精度：DAC的转换精度决定输入精度，在SAR ADC中，输入精度约8位至10位。
3. 输出精度：ADC的转换精度决定输出精度，在SAR ADC中，输出精度约8位至10位。
模拟计算误差来源
模拟MAC计算的主要误差来源：
1. 电导漂移：存储单元的电导随时间漂移，导致权重误差，在PCM中，电导漂移约0.1%/decade。
2. ADC量化误差：ADC的量化误差导致输出精度损失，在8位ADC中，量化误差约0.2%。
3. 电路噪声：热噪声、闪烁噪声和电源噪声导致随机误差，噪声幅度约0.1%至1%。
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