近日，由北京大学集成电路学院、集成电路高精尖创新中心、北京大学国家集成电路产教融合创新平台、集成电路科学与未来技术北京实验室、后摩尔时代微纳电子学科创新引智基地、北京大学校友会半导体分会联合主办的“未名·芯”论坛系列讲座第二十四期在线上线下成功举办。本期邀请到美国哥伦比亚大学副教授MingooSeok为大家带来主题为“SRAM-based In-Memory Computing Hardware: Analog vs Digital and Macros to Microprocessors”和“Review, Survey, and Benchmark of Recent Digital LDO Voltage Regulators”两场报告。讲座由集成电路学院助理教授唐希源主持。线上线下共计90余人参加。
第一场讲座中，Prof. Seok对基于SRAM存储单元中存内计算的硬件实现进行了介绍。在传统计算架构中，存储器与计算单元分离，计算时，存储器的内容会被逐行读出并运算，权重与激活函数会在寄存器与计算器之间反复传输，且单次计算只能处理存储中一行的数据。而存内计算则可让存储器与计算器融合在存储阵列内，减少数据的传输，并在每一个存储单元处同时进行计算，在一次计算中处理多行多列的数据，进而实现更高的能效比与算力密度。随后，Prof. Seok将使用SRAM存储器实现存内计算的电路结构分解为位乘积与列求和两个部分，并根据列求和方式中是否引入模拟量，将基于SRAM的存内计算分为混合信号存内计算与数字存内计算两类。Prof. Seok对两种求和方式的性能进行了对比，讨论了混合信号存内计算中如何以高能效实现模拟加权求和，以及在数字存内计算中，如何通过近似计算的方式，以较低的面积和功耗达到与原有精确压缩器相近的神经网络推理精度。Prof. Seok还从系统的层面，阐述了将存内计算阵列、控制逻辑与嵌入式处理器相结合，进而构建嵌入式存内计算智能处理器的流程，并解释了设计过程中的参数选择背后，对引入存内计算后系统整体性能、面积与能效变化的分析方式与分析结果。
第二场讲座中，Prof. Seok对数字低压差稳压器（LDO）的电路结构与科研进展进行了讲解。数字LDO使用数字电路为主的控制电路，通过对电压误差的累加与功率管开关控制实现稳定输出电压的功能，易于片上集成，且可随先进逻辑制程同步缩放尺寸。Prof. Seok在介绍基本数字LDO结构工作方式的基础上，列出了数字LDO的主要应用场景与性能指标，并从开关控制方式、控制触发方式、功率管电路设计、与模拟控制环路的融合和分布式多单元间的协作五个方面，介绍了数字LDO各部分的研究进展，设计选择，以及对整体性能参数的影响。最后，Prof. Seok结合研究成果，说明了近期设计在以上各个方面的选择，并点出其中对性能提升最为重要的主要创新点，总结出可以对应提升各个性能指标的电路设计选择。
在提问环节中，Prof. Seok和在存内计算未来的发展方向与应用潜力、近似计算的细节设计与影响、新技术存储器在存内计算架构中应用的挑战与机遇，以及数字LDO中对功耗预测信息的利用、受电路参数波动的影响、和对快速脉冲电流的处理等方面与大家进行了深入的讨论与交流。
个人简介：
Mingoo Seok is an associate professor of Electrical Engineering at Columbia University. He received his B.S. from Seoul National University, South Korea, in 2005, and his M.S. and Ph.D. degree from the University of Michigan in 2007 and 2011, respectively, all in electrical engineering. His research interests are various aspects of VLSI circuits and architecture, including ultra-low-power integrated systems, cognitive and machine-learning computing, an adaptive technique for the process, voltage, temperature variations, transistor wear-out, integrated power management circuits, event-driven controls, and hybrid continuous and discrete computing. He won the 2015 NSF CAREER award and the 2019 Qualcomm Faculty Award. He is the technical program committee member for multiple conferences, including IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC). In addition, He has been an IEEE SSCS Distinguished Lecturer for Feb/2023-Feb/2025 and an associate editor for IEEE Transactions on Circuits and Systems Part I (TCAS-I) (2014-2016), IEEE Transactions on VLSI Systems (TVLSI) (2015-present), IEEE Solid-State Circuits Letter (SSCL) (2017-2022), and as a guest associate editor for IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC) (2019).
技术文字：罗昊洋
