比利時微電子研究中心（IMEC）與晶圓代工廠格羅方德（GLOBALFOUNDRIES）攜手，日前公開展示了全新 AI 晶片硬體。IMEC 的類比記憶體式運算（AiMC）架構在格羅方德 22FDX 製程的基礎的前提下，這款全新晶片經過最佳化，並於類比環境中的記憶體式運算硬體進行深度神經網路運算。在達到高達 2,900TOPS/W 的創紀錄高能源效率後，加速器被視為低功率裝置進行邊緣運算推論的關鍵推手。這項新技術在隱私保護、安全性以及延遲性等各種優勢，將為智慧喇叭、自駕車諸多邊緣設備的 AI 應用程式帶來衝擊性的影響。

格羅方德表示，自數位電腦年代起，處理器早與記憶體分道揚鑣。使用大量數據的作業時，需要從記憶體取回一樣數量的數據元素。此一限制又稱「范紐曼瓶頸」（von Neumann bottleneck），會拖慢實際的運算速度，特別是在神經網路這種大量依賴向量矩陣乘法的運算中。這些運算除了仰賴數位電腦的精準度外，還需要大量的能源。然而，若以準確度較低的類比技術執行向量矩陣乘法，神經網路一樣可以獲得精確的結果。

而為了因應這個挑戰，IMEC 透過旗下的產業聯合機器學習計畫，與格羅方德等產業夥伴開發了一套新架構。也就是在靜態隨機存取記憶體單元（SRAM cells）執行類比運算，藉此消除「范紐曼瓶頸」的限制。以此開發的類比推論加速器（AnIA），則以格羅方德的 22FDX 製程半導體平台為基礎，具有出色的能源效率。特徵測試顯示，其能源效率高達 2,900TOPS/W。微型感應器及低功率邊緣設備中的圖形識別，一般得仰賴數據中心的機器學習，如今可透過此一高效能加速器在地執行。

格羅方德進一步表示，未來將把可在 22FDX 平台執行的 AiMC 為亮點，在 AI 市場推出一套差異化解決方案。格羅方德的 22FDX  採用 22 奈米 FD-SOI 技術，可在極低能源的條件下有出色的表現，且足以在 0.5 伏特極低能源及每微米 1 微微安培的極低待機漏電流下運作。搭載全新 AiMC 功能的 22FDX，目前已進入開發階段，由格羅方德具備的 12 吋晶圓生產線的德國德勒斯登 Fab 1 晶圓廠負責。

（首圖來源：格羅方德）