概要 - 4T2R X-ReRAM CiMアレイ、変動容認型、低消費電力、大規模並列MAC操作用

タイトル
4T2R X-ReRAM CiMアレイ、変動容認型、低消費電力、大規模並列MAC操作用

時間
2025-07-18 03:44:39

著者
{"Fuyuki Kihara","Seiji Uenohara","Satoshi Awamura","Naoko Misawa","Chihiro Matsui","Ken Takeuchi"}

カテゴリ
{cs.AR}

リンク
http://arxiv.org/abs/2507.13631v1

PDF リンク
http://arxiv.org/pdf/2507.13631v1

概要

この論文では、低消費電力のCiM（メモリ内計算）アレイ用に新しい4T2R ReRAMセルと8T SRAMセルを提案しています。提案された4T2R ReRAMセルは、従来の4T4R ReRAMセルに比べてReRAMデバイスの変化によるエラーを減少させます。提案された8T SRAMセルは、FETの数を減らし、その結果、面積を減らしつつ、4T2Rセルと同様の性能を達成します。シミュレーション結果によると、提案されたセルは低エラーで高い並列性を持ってMAC演算を行うことができます。提案されたセルは、AIアプリケーション向けのCiMアレイの性能と効率を向上させる可能性があります。 論文では、Computation-in-Memory（CiM）の概念を、フォン・ノイマンボトルネックを克服する有望な技術として紹介しています。CiMは、高い並列性、低消費電力、低精度計算を可能にします。ReRAMとSRAMは、CiMに使用できる二種類の非揮発性メモリです。ReRAMは非揮発性で大容量ですが、デバイスの変化が大きいです。SRAMは揮発性でセルの面積が大きいですが、リライトコストが低く、高速です。 論文では、CiMアレイ用に4T2R ReRAMセルと8T SRAMセルを提案しています。4T2R ReRAMセルは、4つのアクセスFETと2つのReRAMで構成されています。8T SRAMセルは、一般的な6T SRAMと、WLBによって活性化される2つのアクセストランジスタで構成されています。両方のセルは、WLとWLBに補完PWM信号を入力することで動作します。 シミュレーション結果によると、提案された4T2R ReRAMセルは、従来の4T4R ReRAMセルに比べてReRAMデバイスの変化によるエラーを減少させます。提案された8T SRAMセルは、FETの数を減らし、その結果、面積を減らしつつ、4T2Rセルと同様の性能を達成します。提案されたセルは、低エラーで高い並列性を持ってMAC演算を行うことができます。 提案された4T2R ReRAMセルと8T SRAMセルは、AIアプリケーション向けのCiMアレイの性能と効率を向上させる可能性があります。提案されたセルは、ReRAMベースのCiMアレイにとって大きな問題であるReRAMデバイスの変化によるエラーを減少させることができます。また、面積と消費電力を減らすことができ、AIアプリケーション向けのCiMアレイにとって重要です。


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