29、可编程与可配置模拟神经形态集成电路技术解析

可编程与可配置模拟神经形态集成电路技术解析

1. 模拟计算的效率优势

模拟计算在效率方面展现出显著优势。模拟计算效率定义为带宽与功耗之比（MHz/μW），经测量可达 4 MMAC/μW，且功率效率与节点电容相关，采用特定工艺可实现超过 20 MMAC/μW 的效率。与之对比，最节能的 DSP 处理器功率效率仅为 1 - 8 MMAC/mW（最佳情况），这意味着模拟方法的计算效率比数字方法高出 1000 倍。其他模拟信号处理技术在计算功率效率上也比数字方法提高了 300 - 1000 倍，在商业终端产品中实现了显著的功率效率提升。近年来，受神经启发的方法在功率效率上有了更大改进，能够通过富含树突的神经元网络实现单词识别计算。

计算方式	功率效率（MMAC/单位功耗）
模拟计算	4 - 超 20 MMAC/μW
DSP 处理器	1 - 8 MMAC/mW

2. 大规模现场可编程模拟阵列（FPAA）技术发展

2.1 FPAA 技术的演进

过去几十年，大规模 FPAA 技术不断发展。早期的 FPAA 可编程元素少、互连能力有限，主要用于替代电路板上的一些运算放大器 IC。如今，FPAA 芯片正朝着大量可重构模拟块的方向发展，类似于可编程逻辑从可编程逻辑器件（PLD）向现场可编程门阵列（FPGA）的