2021年5月14日，第十一屆松山湖中國(guó)IC創(chuàng)新高峰論壇盛大開(kāi)幕。該論壇一直以“尋找中國(guó)最優(yōu)秀的IC設(shè)計(jì)公司”作為自身驅(qū)動(dòng)力，目前正值國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，國(guó)內(nèi)對(duì)于集成電路自強(qiáng)、自主的意愿強(qiáng)烈，松山湖論壇以市場(chǎng)需求出發(fā)，尋找市場(chǎng)中最需要的IC產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“中國(guó)創(chuàng)芯”。

圖：北京知存科技有限公司副總裁李想

北京知存科技有限公司副總裁李想本次帶來(lái)的產(chǎn)品是面向可穿戴設(shè)備的超低功耗存算一體芯片WTM2101。這是一款超低功耗存算一體芯片，用于低功耗喚醒、識(shí)別、降噪等場(chǎng)景，重點(diǎn)面向TWS耳機(jī)、手表等智能可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。

北京知存科技成立于2017年，公司專注于存算一體芯片開(kāi)發(fā)，自主開(kāi)發(fā)的存算一體芯片量產(chǎn)測(cè)試流程，累計(jì)流片超過(guò)20次，截至目前，知存科技已完成3億元產(chǎn)業(yè)資本領(lǐng)頭的融資，包括中芯聚源、科訊創(chuàng)投、國(guó)投創(chuàng)業(yè)、飛圖創(chuàng)投等。

知存科技2012年起開(kāi)始存算一體研發(fā)，2016年完成國(guó)際首個(gè)Flash存內(nèi)計(jì)算芯片驗(yàn)證，2019年底量產(chǎn)國(guó)際首歌存算一體芯片WTM1001，2021年Q3將推出第二款芯片，面向可穿戴領(lǐng)域的WTM2101，李想表示，該芯片集成32位RISC-V CPU，在性能等各個(gè)方面都有很大提升。

隨著最近幾年AI技術(shù)快速發(fā)展，大家對(duì)算力的要求越來(lái)越高，存儲(chǔ)墻的問(wèn)題也越發(fā)明顯，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，世界上有非常多的架構(gòu)出現(xiàn)，去嘗試解決處理存儲(chǔ)墻的問(wèn)題，存算一體是所有新型架構(gòu)中最有效的一種。

據(jù)李想介紹，基于不同的存儲(chǔ)介質(zhì)，大家在做存算一體技術(shù)的時(shí)候會(huì)采用不同的技術(shù)方向，有些是憶阻器，有些公司是用SRAM、NORFLASH，知存科技使用的就是NORFLASH技術(shù)。

比如我們用的U盤(pán)都有一個(gè)NORFLASH芯片，里面有很多存儲(chǔ)頁(yè)，每個(gè)存儲(chǔ)頁(yè)都有數(shù)以億計(jì)的存儲(chǔ)單元，即晶體管，現(xiàn)在我們存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是利用這些CMOS晶體管的數(shù)字特性，那么存算一體就是在這個(gè)上面做一些改變，利用這些CMOS晶體管的模擬特性，通過(guò)控制柵極的閾值電壓，把流過(guò)晶體管的電流放大，使實(shí)現(xiàn)單個(gè)存儲(chǔ)單元可存儲(chǔ)8bit數(shù)據(jù)，也可以使單個(gè)存儲(chǔ)單元可完成8bit乘法和加法。

傳統(tǒng)的馮諾依曼架構(gòu)在工作的時(shí)候有一系列的數(shù)據(jù)搬運(yùn)，這個(gè)過(guò)程能耗大概在60%-90%之間，能效的利用非常低，而存算一體極大的減少了數(shù)據(jù)搬運(yùn)過(guò)程，它的實(shí)質(zhì)是一個(gè)向量矩陣的乘法，通過(guò)前端的數(shù)模轉(zhuǎn)換，把輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電流的模擬信號(hào)，當(dāng)信號(hào)進(jìn)入矩陣的時(shí)候，在矩陣?yán)锩總€(gè)單元存一個(gè)8bit的數(shù)，比如存入3，流過(guò)晶體管，電流放大3倍，存入100，電流放大100倍，相當(dāng)于橫向做乘法，縱向做電流的累加，所以流過(guò)這個(gè)矩陣，相當(dāng)于做一個(gè)向量矩陣的乘法。

這個(gè)矩陣適合跑AI網(wǎng)絡(luò)，知存科技面向可穿戴設(shè)備的超低功耗存算一體芯片WTM2101就是基于這個(gè)技術(shù)，目標(biāo)市場(chǎng)耳機(jī)和手表，知存科技主要提供的是算力平臺(tái)。李想表示，用在手表中會(huì)比耳機(jī)多一些健康算法。

WTM2101尺寸比較小，是2.9*2.6mm，峰值算力是50Gops，能效比達(dá)到15Tops/W，最大可存1.8M的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)芯片除了有存算一體的部分外，還有一個(gè)RISC-V內(nèi)核、音頻ADC和電源管理，以及豐富的接口等。

在智能音頻方面，有喚醒等功能，其中知存的VAD與市場(chǎng)現(xiàn)有方案不一樣，效果以往的會(huì)更好。另外在聲紋識(shí)別方面，李想談到，現(xiàn)在耳機(jī)和手表還沒(méi)有聲紋識(shí)別的功能，基本上是用在手機(jī)上，知存的這個(gè)芯片可以將聲紋識(shí)別的功能在手表和耳機(jī)等可穿戴設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。

總而言之，WTM2101的超低功耗特性，具備更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，大算力平臺(tái)，可以為過(guò)去無(wú)法部署的可穿戴設(shè)備的功能提供可能性，可以大幅提升現(xiàn)有智能應(yīng)用的體驗(yàn)效果。李想表示，公司的這款存算一體的AI芯片，目前還是樣片階段，年底會(huì)有一些小批量的試產(chǎn)。

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