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计算机科学 > 硬件架构

arXiv:2507.10849 (cs)
[提交于 2025年7月14日 ]

标题: OpenGCRAM:一个开源增益单元编译器,支持人工智能工作负载的设计空间探索

标题: OpenGCRAM: An Open-Source Gain Cell Compiler Enabling Design-Space Exploration for AI Workloads

Authors:Xinxin Wang, Lixian Yan, Shuhan Liu, Luke Upton, Zhuoqi Cai, Yiming Tan, Shengman Li, Koustav Jana, Peijing Li, Jesse Cirimelli-Low, Thierry Tambe, Matthew Guthaus, H.-S. Philip Wong
摘要: 增益单元存储器(GCRAM)比SRAM具有更高的密度和更低的功耗,使其成为领域专用加速器片上存储器的有前途的候选者。 为了支持具有不同流量和寿命指标的工作负载, GCRAM还提供高带宽、超低漏电功耗和广泛的保持时间,这些可以通过晶体管设计(如阈值电压和沟道材料)进行调整,并通过改变工作电压实时调整。 然而,设计和优化GCRAM子系统可能耗时。 在本文中,我们提出了OpenGCRAM,一个开源的GCRAM编译器,能够为商用代工厂CMOS生成GCRAM存储体电路设计和DRC-和LVS清洁的版图,同时根据用户指定的配置(例如,字长和字数)提供面积、延迟和功耗仿真。 OpenGCRAM实现了快速、准确、可定制和优化的GCRAM模块生成,减少了设计时间,确保工艺合规性,并提供满足各种应用需求的性能定制的存储模块。
摘要: Gain Cell memory (GCRAM) offers higher density and lower power than SRAM, making it a promising candidate for on-chip memory in domain-specific accelerators. To support workloads with varying traffic and lifetime metrics, GCRAM also offers high bandwidth, ultra low leakage power and a wide range of retention times, which can be adjusted through transistor design (like threshold voltage and channel material) and on-the-fly by changing the operating voltage. However, designing and optimizing GCRAM sub-systems can be time-consuming. In this paper, we present OpenGCRAM, an open-source GCRAM compiler capable of generating GCRAM bank circuit designs and DRC- and LVS-clean layouts for commercially available foundry CMOS, while also providing area, delay, and power simulations based on user-specified configurations (e.g., word size and number of words). OpenGCRAM enables fast, accurate, customizable, and optimized GCRAM block generation, reduces design time, ensure process compliance, and delivers performance-tailored memory blocks that meet diverse application requirements.
主题: 硬件架构 (cs.AR) ; 系统与控制 (eess.SY)
引用方式: arXiv:2507.10849 [cs.AR]
  (或者 arXiv:2507.10849v1 [cs.AR] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.10849
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Xinxin Wang [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 7 月 14 日 22:43:50 UTC (14,725 KB)
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