面向人工智能的浮点乘加器设计

近年来,面向人工智能领域的芯片快速发展,低精度和混合精度的乘加运算能力是人工智能芯片计算能力的核心指标,同时乘加部件也是人工智能芯片功率的主要消费者。面向人工智能领域应用需求,研究高性能、低能耗、低开销的浮点乘加器,对人工智能芯片的研发具有重要意义。文中设计了一种面向AI的浮点乘加器,支持单精度、半精度、单半混合精度的浮点乘加运算,也支持32位、16位和8位的整数乘法运算。该部件采用跨精度复用的设计思想,提出乘法器复用、移位器复用、前导零预测器复用等关键技术,在保证各类操作功能和性能的基础上,有效减少了芯片面积和功耗。文中完成了该部件的正确性测试和物理综合。实验结果表明,该部件能满足正确性要求,在28nm工艺条件下,对比无复用设计至少减少50.09%的面积和47.91%的功耗,综合运行频率达到2GHz。