【原创】为何瑞芯微3TPOS算力NPU能效超越众多PPT NPU?

winniewei 提交于 周一, 09/16/2019
【原创】为何瑞芯微3TPOS算力NPU能效超越众多PPT NPU?

作者:张国斌

本土消费电子领先IC设计公司瑞芯微首次参加今天(2019年9月16日)在上海举行的第七届上海FD-SOI论坛并发声谈FD-SOI工艺优势,瑞芯微电子高级副总裁陈锋发表了《AIOT时代的挑战》主题演讲,并分享了瑞芯微RK1808凭借FD-SOI工艺获得的突出性能优势。

在CES 2019消费电子展上,瑞芯微Rockchip正式发布了全新的AIoT芯片解决方案“RK1808”,它集成了高能效的NPU神经网络处理单元,瑞芯微RK1808 AIoT芯片采用22nm FD-SOI工艺制造,相同性能下功耗比主流28nm工艺降低30%左右,CPU上采用双核Cortex-A35架构,内置2MB系统级SRAM,可实现always-on设备无DDR运行。

 

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RK1808的NPU部分的峰值算力高达3.0TOPs,支持INT8/INT16/FP16混合运算,最大程度兼顾性能、功耗、运算精度,并支持TensorFlow/MXNet/PyTorch/Caffe等一系列框架的网络模型转换,兼容性强。基于RK1808,可实现语音唤醒、语音识别、人脸检测及属性分析、人脸识别、姿态分析、目标检测及识别、图像处理等一系列功能,可广泛应用于安防、教育、车载、穿戴、家电、清扫、存储等各种场景。

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陈锋表示RK1808虽然有3TPOS算力但功耗只有1.5W,其能效超越其他同类PPT 类NPU处理器,其主要原因就是采用了FD-SOI工艺。相比体硅工艺,FD-SOI具有如下优点:

1)减小了寄生电容,提高了运行速度;

2)降低了漏电流,具有更低的功耗;

3)消除了闩锁效应(闩锁效应指CMOS芯片中, 在电源power VDD和地线GND(VSS)之间由于寄生的PNP和NPN双极性BJT相互影响而产生的一低阻抗通路, 它的存在会使VDD和GND之间产生大电流。);

4)抑制了衬底的脉冲电流干扰,减少了软错误的发生;

5)与现有硅工艺兼容,还可减少工序。

实际上,FD-SOI技术不仅能得到FinFET全耗尽晶体管带给平面传统技术的全部好处,而且还能实现后者无法达到的先进的后偏压(back bias)技术。FD-SOI工艺还有个优势就是易于RF集成,可以集成采用RF-SOI工艺的射频器件如收发器等,这在物联网应用中有很大优势,可为很多物联网应用需要集成连接功能如WiFi蓝牙等等。

陈锋提到的FD-SOI工艺就是格芯在2015年推出的22FDX平台,它当时是业内首个22nm二维全耗尽平面晶体管技术(FD-SOI)工艺平台,为成本敏感型应用提供了一条最佳途径。凭借业内最低的0.4伏工作电压,该平台实现了超低动态功耗、更低的热效应和更为精巧的终端产品规格。该平台提供的芯片尺寸比28nm工艺小20%,掩膜少10%,而且其浸没式光刻层比foundry FinFET工艺少近50%,可为联网设备在性能、功耗和成本方面实现了较好的平衡。

22FDX采用了格芯位于德国德累斯顿的最先进的300mm生产线上的量产28nm平台。格芯对FD-SOI工艺进行了长期大量投资,已经在FD-SOI工艺方面赢得大量中国客户,在今天的FD-SOI论坛上,格芯高级副总裁Americo Lemos指出,FD-SOI工艺在中国市场的发展良好,2019年,22FDX 50%以上的流片都是来自中国客户,数量上也相对于2018年也有了较大幅度的增长。

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他还表示,目前格芯大力推进FD-SOI生态 建设,FDX平台已经可以提供丰富的模拟、接口类IP,格芯已经聚集了大量FD-SOI工艺合作伙伴,这是FD-SOI生态系统信息。

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