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存算一体芯片的ReRAM交叉阵列设计.docx
资料介绍
存算一体芯片的ReRAM交叉阵列设计
1 引言
ReRAM交叉阵列是实现存内计算的核心硬件架构，通过将神经网络权重映射到阵列的电导值，实现并行矩阵向量乘法。ReRAM的非易失性和模拟调节能力使其在存内计算中具有独特优势。本章系统分析ReRAM交叉阵列的架构设计、权重映射方法和非理想特性补偿。
2 交叉阵列架构
ReRAM交叉阵列由垂直的字线和水平的位线交叉组成，每个交叉点放置一个1T1R或1S1R单元。字线施加输入电压，位线收集输出电流。根据基尔霍夫电流定律，输出电流为输入电压与电导值的加权和。
3 权重映射
3.1 差分映射
每个权重由一对ReRAM单元的电导差值表示，可消除共模噪声，提升计算精度。
3.2 多比特映射
ReRAM单元的多级电导可存储多比特权重，提升计算密度。
4 非理想特性补偿
4.1 电导波动
通过训练算法补偿（如噪声鲁棒训练）缓解器件间波动的影响。
4.2 IR Drop
在大型阵列中，IR Drop影响计算精度，通过电路优化和算法补偿缓解。
5 产业化进展
ISSCC 2026上，清华大学、华为与字节跳动联合团队发布了基于28nm工艺的混合存内计算芯片，以RRAM为存储介质，大幅提升推荐系统核心运算的效率和能效。
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