近日，國(guó)際計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域頂級(jí)會(huì)議HPCA 2025（International Symposium on High-Performance Computer Architecture）在美國(guó)召開(kāi)。會(huì)議共收到534篇來(lái)自全球頂尖科研機(jī)構(gòu)及高校的論文投稿，最終錄用率僅為21%。

睿創(chuàng)微納AI-ISP研發(fā)團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合發(fā)表的學(xué)術(shù)論文《Exploring the Performance Improvement of Tensor Processing Engines through Bit-weight Dimension Transformation in MAC Operations》成功入圍，其創(chuàng)新性技術(shù)路徑在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)獲得多位國(guó)際權(quán)威專家學(xué)者的高度評(píng)價(jià)。

研究團(tuán)隊(duì)跳出以傳統(tǒng)基于乘加器的張量計(jì)算架構(gòu)，首次提出從“位權(quán)維度”優(yōu)化矩陣乘法的全新微架構(gòu)設(shè)計(jì)方法及高算力密度的計(jì)算架構(gòu)，在算子底層實(shí)現(xiàn)突破性性能提升，為紅外ISP中的AI模塊帶來(lái)了顯著加速效果。

聚焦底層架構(gòu)

深挖位權(quán)優(yōu)化潛力

人工智能作為現(xiàn)代技術(shù)革命的引擎，其發(fā)展根基深植于張量計(jì)算體系——尤其是被稱為深度學(xué)習(xí)基石的矩陣乘法運(yùn)算。當(dāng)前主流的GPU、NPU等AI加速芯片均將張量處理引擎（Tensor Processing Engine, TPE）作為專用矩陣乘法單元進(jìn)行集成，但這類硬件模塊往往占據(jù)芯片30%-50%的晶圓面積及40%以上的動(dòng)態(tài)功耗，成為制約AI算力提升與成本控制的關(guān)鍵瓶頸。

針對(duì)這一產(chǎn)業(yè)級(jí)挑戰(zhàn)，睿創(chuàng)微納AI-ISP研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)乘加器（Multiply-Accumulate, MAC）的位權(quán)維度約束，首創(chuàng)基于位權(quán)解耦的組件化架構(gòu)設(shè)計(jì)范式。該技術(shù)從位權(quán)維度重構(gòu)了矩陣乘法中的基本運(yùn)算單元，揭示了更廣闊的架構(gòu)設(shè)計(jì)空間。

特別值得關(guān)注的是，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的張量計(jì)算微架構(gòu)已有效適配紅外圖像增強(qiáng)算法，為低成本、高算力密度的邊緣端AI視覺(jué)處理開(kāi)辟了新的技術(shù)路徑。

多維優(yōu)化

指標(biāo)全面提升

研究團(tuán)隊(duì)提出了多種優(yōu)化后的計(jì)算架構(gòu)，在實(shí)際測(cè)試中展現(xiàn)出了卓越的能效與面積效率表現(xiàn)。與傳統(tǒng)基于乘加單元的矩陣乘法單元對(duì)比，在28nm制程下，其張量核INT8算力面積效率實(shí)現(xiàn)1.56倍提升（達(dá)11.29 TOPS/mm2），能效比提升1.49倍（達(dá)13.89 TOPS/W）。

特別是創(chuàng)新性位稀疏架構(gòu)，通過(guò)稀疏特征編碼與紅外圖像的協(xié)同優(yōu)化，較基準(zhǔn)方案面積效率實(shí)現(xiàn)2.85倍的提升，為邊緣計(jì)算場(chǎng)景的高性能AI推理提供了新的硬件范式。

行業(yè)賦能

加速紅外圖像處理

睿創(chuàng)微納基于該架構(gòu)研發(fā)的AI推理引擎，在紅外圖像增強(qiáng)算法中取得了顯著的加速效果。該AI圖像增強(qiáng)算法融合了傳統(tǒng)圖像增強(qiáng)算法的一些策略，不僅具有極佳的能效、面效表現(xiàn)，且圖像細(xì)節(jié)重建能力顯著增強(qiáng)。

關(guān)于HPCA

作為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域四大頂級(jí)會(huì)議（HPCA、ISCA、ASPLOS、MICRO）的核心成員，IEEE高性能計(jì)算機(jī)架構(gòu)國(guó)際研討會(huì)（HPCA）自1995年創(chuàng)辦以來(lái)始終引領(lǐng)著全球計(jì)算硬件的創(chuàng)新方向。

該會(huì)議以嚴(yán)苛的學(xué)術(shù)評(píng)審著稱（近年論文錄用率穩(wěn)定在18%-22%）, 評(píng)審專家大多來(lái)自于高通、英特爾、英偉達(dá)、IBM、AMD等頂尖研究機(jī)構(gòu)，持續(xù)位列CSRankings體系結(jié)構(gòu)類會(huì)議前三甲。HPCA聚焦計(jì)算架構(gòu)的范式革新，其技術(shù)議程涵蓋AI芯片架構(gòu)、存算一體架構(gòu)、量子-經(jīng)典混合計(jì)算、超異構(gòu)處理器等前沿方向。

歷屆體系結(jié)構(gòu)四大會(huì)議曾發(fā)布重塑行業(yè)格局的里程碑成果，包括Google TPU（ISCA'17首代張量處理器）、華為昇騰910（HPCA'21首個(gè)達(dá)芬奇架構(gòu)NPU）、寒武紀(jì)MLU（ISCA'16首款商用深度學(xué)習(xí)ASIC）等標(biāo)桿性芯片設(shè)計(jì)。

睿創(chuàng)微納（股票代碼：688002）是全球領(lǐng)先的、專業(yè)從事專用集成電路、感知芯片與AI智能整機(jī)產(chǎn)品與解決方案研發(fā)的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。公司深耕紅外、微波、激光等多維感知領(lǐng)域，掌握多光譜感知芯片研發(fā)的核心技術(shù)與AI智能算法深度研發(fā)等能力，為全球客戶提供性能卓越的紅外熱成像、微波、激光芯片，應(yīng)用終端及行業(yè)感知解決方案，以技術(shù)進(jìn)步為客戶創(chuàng)造增量?jī)r(jià)值。

睿創(chuàng)微納產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、衛(wèi)星通訊、空間通訊、碳中和、低空經(jīng)濟(jì)、安防消防、汽車輔助駕駛、應(yīng)急救援、消費(fèi)電子、人工智能、醫(yī)療健康、科研創(chuàng)新等領(lǐng)域。

睿創(chuàng)微納致力于打造中國(guó)最有價(jià)值的特種芯片企業(yè)，成為世界領(lǐng)先的智慧感知技術(shù)解決方案提供商，承載“讓人們從更多維度發(fā)現(xiàn)世界之美”的使命，在持續(xù)拓展人類感知能力的征途上留下自己的腳印。