ISSCC技能创新看这里：三星首创内嵌AI芯片HBM，谷歌雷达5米识人 ...

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原标题：ISSCC技能创新看这里：三星首创内嵌AI芯片HBM，谷歌雷达5米识人

芯东西（ID：aichip001）

作者 | 温淑

编辑 | Panken

芯东西2月19日报道，现在，一年一度的国际固态电路集会（ISSCC 2021）正在举行中（2021年2月13日到22日），这是ISSCC集会初次以全线上情势举行。作为已有近70年汗青的集成电路计划范畴盛会，ISSCC亦被浩繁产学界玩家视为发布和展示其领先芯片技能的权势巨子舞台，本届大会也不破例。

本届集会上，IBM、三星等公司展示了其在AI芯片范畴的最新希望；谷歌、德州仪器等公司分享各安闲雷达芯片中利用的创新技能；英特尔、荷兰代尔夫特理工大学等则展示其在量子芯片研发方面的最新实验……

芯东西网络并汇总本届ISSCC期间，共计9家企业或机构在AI芯片、雷达芯片、量子芯片等技能范畴中，发布或展示的产物，分享各范畴最前沿芯片技能玩家的 “特技”。

▲ISSCC 2021期间芯片范畴新希望汇总

一、 AI芯片：产学界玩家齐现身，五款 AI芯片竞技

在ISSCC 2021集会上，IBM、三星两家公司，南洋理工大学、哥伦比亚大学两大学府的研究团队，分别分享了各安闲AI芯片范畴的最新希望。

此中，IBM、三星分别从进步AI芯片能效和性能动手，两大学府则分别着力提拔AI芯片对图像、声音的辨认本领。

1、IBM：芯片能效比高过NVIDIA A100

IBM在ISSCC 2021大会上发表了据称是“环球首款”接纳7nm制程工艺的高能效、低精度练习/推理AI芯片，该芯片集成四焦点，面积为19.6平方毫米，可到达80%以上的练习使用率和60%以上的推理使用率，而通常环境下，GPU的使用率在30%以下。

相比同样接纳7nm制程工艺的NVIDIA A100 GPU，IBM新款AI芯片具备能效上风。详细来说，NVIDIA A100 GPU在int4精度下的能效比为3.12TOPS/W；而IBM新款AI芯片在划一精度下的能效比为8.9TOPS/W。

这背后，IBM为其新款AI芯片接纳了超低精度混淆8位浮点格式（HFP8，hybrid FP8）。这是IBM于2019年发布的一种高度优化计划，答应AI芯片在低精度下完成练习使命和差别AI模子的推理使命，同时制止质量丧失。

别的，IBM新款高能效AI芯片添加了电源管理功能，可减缓芯片盘算过程中的功率斲丧。

▲IBM新款高能效AI芯片表示图（图源：IBM）

2、三星：发布业界首款内嵌AI芯片的高带宽内存

在ISSCC 2021上，三星发布了一款高带宽内存处置惩罚器（HBM-PIM，high-bandwidth memory, processing-in-memory），这是业界首款内嵌AI芯片的高带宽内存，可用于加快数据中央、高性能盘算应用、人工智能应用。

三星指出，当他们用现有的HBM2 Aquabolt体系测试新技能时，发现体系性能翻了一番、能源斲丧低落了70%。

现在，三星还在与AI办理方案互助同伴对HBM-PIM技能举行测试，并等待在2021年上半年看到对HBM-PIM技能的测试效果。

原理方面，该处置惩罚器集成了一个以300MHz频率运行的PCU（Program Control Unit，步伐控制部件）。该PCU由主机CPU接纳通例内存下令控制，可以直接在DRAM单位中实行FP6运算。

别的，当体系运行的应用步伐不是为HBM-PIM编写的时间，HBM-PIM可以作为通例RAM运行。

3、三星：5nmAI芯片跑CNN模子能效比达13.6TOPS/W

除发布高带宽内存处置惩罚器外，三星还分享了其5nm三焦点AI芯片的技能细节，该芯单方面积为5.46平方毫米，额定电压在550～900mV之间，时钟频率在332MHz～1.2GHz之间。

性能方面，在相称于多线程CPU操纵的吞吐量优先级模式下，该芯片在332MHz下的每秒推理数为194；在1.196GHz下，该芯片的每秒推理数为623。

能效方面，在0.6V电压下，该芯片对CNN模子Inception-V3的运行效果表现，其能耗为每焦耳的推理数为1190，能效比为13.6TOPS/W 。

据三星方面分享，其5nm三焦点AI芯片的每个焦点中，都集成了2个子焦点（卷积引擎）、1个矢量处置惩罚器单位，以及一兆字节的暂存器。此中，每个子焦点都具备权重–特性映射（weight-feature map）。每个周期中，该芯片可以实行16维向量的64个点积。

4、南洋理工大学&哥伦比亚大学：分享动作/声音辨认芯片特技

新加坡南洋理工大学和美国哥伦比亚大学在ISSCC 2021集会上展示的芯片均接纳65nm制程。

此中，南洋理工大学分享了一款及时手势辨认芯片，该芯片实用于可穿着和物联网装备场景。这款芯片接纳65nm制程，面积为1.5平方毫米，可用于辨认24种动态手势，均匀正确率为92.6%。在0.6V电压下，功率为184μW。

哥伦比亚大学团队则分享了一款噪声辨认芯片。据哥伦比亚大学分享的数据，在570nW功率下，该款芯片办理方案在5～20dB的信噪比范围内，对4种差别噪声范例的辨认精度可到达89～94%。

二、雷达芯片：谷歌 /德州仪器分别揭秘手机 /车用雷达技能细节

在雷达芯片范畴，谷歌和德州仪器的演讲者分别现身举行技能解说。

谷歌初次揭秘搭载于Pixel 4手机的“Soli”雷达芯片技能细节；德州仪器则分享了其车用雷达芯片、工业用雷达芯片的独特计划。

1、谷歌：揭开手机雷达芯片5米“识人”法门

谷歌的“Soli”雷达芯片搭载于Pixel 4手机中，可用于辨认手机火线5米范围内的人类手势，并将间隔偏差控制在800mm内、将角度偏差控制在80度范围内。

该芯片接纳英飞凌公司的0.13μm制程BiCMOS工艺制造，1.8V下的峰值功率小于400mW。

据谷歌分享，“Soli”雷达芯片由一个发射通道和三个担当通道构成。每个通道均在5*6mm封装的顶部封装共振贴片天线，天线体积小到可以嵌入手机面板。

别的，共振贴片天线被切割到芯片4层金属层封装的顶层，并在下层中有馈线（feeder）。数据表现，“Soli”芯片的收发隔离度可以到达20dB以上。

▲谷歌“Soli”雷达芯片天线表示图（图中左部）

2、德州仪器：两款45nm雷达芯片的架构法门

德州仪器在ISSCC 2021大会上分享了两款45nm雷达芯片的技能细节，两款芯片均接纳覆晶技能封装，具备9层金属层。

此中一款用于76～81GHz频段下的FMCW汽车雷达；另一款接纳封装集整天线，实用于60GHz频率下的工业传感。

据德州仪器在ISSCC大会上分享，实用于60GHz频率下工业传感的雷达芯片接纳了一种“无模子芯片级倒装芯片封装（mould-less under-mount chip-scale flip-chip package）”。

该芯片中，天线安装于15×15mm球栅阵列封装（BGA）和60GHz死区的底部。发射天线和吸收天线均为凹型（cavity-backed）的“E”型贴片。

三、量子芯片：英特尔 22nm低温 CMOS可驱动 16个自旋量子比特

放眼整个行业，量子芯片发展尚处于低级阶段。但是，量子盘算强盛的并行运算本领，吸引着浩繁玩家在这个新兴范畴举行不辍探索。

本届ISSCC大会上，英特尔、代尔夫特理工大学、洛桑联邦理工学院和剑桥日立，分享了他们在量子芯片计划方面的心得。

1、英特尔：展示可驱动16量子比特的22nm量子芯片

英特尔展示的量子芯片接纳22nm FinFET工艺制造，可在4K温度下运行，实现了最多对128个量子比特（qubit）的控制。

该芯片与一个被冷却到20mK温度下的自旋量子比特相邻。为增长量子芯片的机动性，英特尔芯片计划职员还在该芯片上增长了一个微控制器。

该芯片具备量子比特读出（Qubit Readout）和多门控脉冲（Multigate Pulsing）两大功能。

通过多频率复用，该芯片可在一条射频线路上驱动多达16个自旋量子比特，并同时读取6个量子比特的状态和控制22个门电位。通过同时控制多个门电位，该芯片可有用地举行量子比特读取、实现多个量子比特的胶葛和操纵。

▲英特尔量子芯片表示图（图片右部）

2、代尔夫特理工大学&洛桑联邦理工学院等：分享量子盘算低温CMOS技能新希望

来自荷兰代尔夫特理工大学的研究团队分享了两项量子盘算低温CMOS技能。

此中，一款低温CMOS在4.2K的运行温度下，增益为58dB、噪声系数为0.6dB；一款模仿数字转换器能以36.2dB SNDR、低于0.5mW/量子比特的功耗读取多个量子比特。

瑞士洛桑联邦理工学院和剑桥日立分享了他们在低温CMOS范畴的一项团结研究，即一款接纳40nm制程尺度CMOS工艺制造的量子芯片。

该芯片在5～6.5GHz操纵频率下增益为70dB、噪声系数为0.55dB，可读取70个量子比特，能耗为1.5mW/量子比特。

结语：9大技能彰显芯片计划风向标

作为已有近70年汗青的集成电路计划范畴顶会，ISSCC集会搜集了各范畴芯片计划玩家的最新技能突破与探索。

可以看到，在AI芯片范畴，除了不停提拔芯片算力以外，优化能效比日益为芯片计划玩家所器重。别的，物联网应用加快落地与雷达芯片技能升级相互促进、产学界对量子芯片技能的探索亦未停歇。

别的，除了上述提及的与会玩家，另有其他玩家展示了其产物的最新应用环境。好比，NVIDIA、百度分别携A100 GPU、百度昆仑1通用AI处置惩罚器线上表态。

泉源：Electronics Weekly、IBM、三星返回搜狐，检察更多

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