[發(fā)明專利]適合人工智能的平臺(tái)芯片及其制造和設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910257511.4
• 申請(qǐng)日: 2019-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110070182B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連榮椿;王海力;馬明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 京微齊力(北京)科技有限公司
• 主分類號(hào): G06N3/063
• 分類號(hào): G06N3/063
• 代理公司: 北京億騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

一種集成FPGA和人工智能AI模塊的系統(tǒng)芯片及其設(shè)計(jì)方法。在實(shí)施例中，系統(tǒng)芯片包括：AI模塊，包括排列成二維陣列的多個(gè)處理單元，各處理單元能夠完成邏輯和/或乘加運(yùn)算；FPGA模塊；接口模塊，用于將FPGA模塊和AI模塊連通；其中，AI模塊和FPGA模塊具有各自的繞線資源。將FPGA與AI模塊集成在同一芯片上時(shí)，AI模塊的輸出/輸入信號(hào)可以很好的找到相應(yīng)的FPGA連接點(diǎn)。FPGA模塊可以高速提供大量的數(shù)據(jù)到AI模塊，配合其高帶寬處理能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適合人工智能的平臺(tái)芯片及其制造和設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，人工智能迎來(lái)一波發(fā)展浪潮。人工智能是研究使計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的某些思維過(guò)程和智能行為(如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等)的學(xué)科，主要包括計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。

圖1顯示一個(gè)常見(jiàn)的支持人工智能功能卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional NeuralNetwork，CNN)的主要功能模塊圖。如圖1中，卷積模塊負(fù)責(zé)卷積運(yùn)算屬於CNN的核心運(yùn)算。其所需輸入包括數(shù)據(jù)Data,權(quán)重Weight皆由控制模塊提供。數(shù)據(jù)及權(quán)重經(jīng)卷積模塊卷積計(jì)算后，結(jié)果再經(jīng)過(guò)ReLU(線性整流函數(shù)，Rectified Linear Unit，又稱修正線性單元)模塊，和池化Pooling模塊操作后，再送回控制模塊。以完成CNN人工智能其余必要的步驟。

由于人工智能模塊的需求不斷變化，需要不斷更新AI模塊。芯片制造成本和芯片的量產(chǎn)數(shù)量有直接的關(guān)系。因此，有降低AI芯片制造成本以適應(yīng)新需求的必要。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，提供一種人工智能AI平臺(tái)芯片，包括：MPGA模塊，具有若干個(gè)基本單元；其中，基本單元數(shù)為實(shí)現(xiàn)多個(gè)AI功能中各AI功能的卷積子模塊所需要取用的最大數(shù)；其中，多個(gè)AI功能包括第一AI功能；通過(guò)二次設(shè)計(jì)和制造至少一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述若干個(gè)基本單元之間連線的金屬層，使MPGA模塊實(shí)現(xiàn)第一AI功能的卷積子模塊；FPGA模塊，經(jīng)配置實(shí)現(xiàn)第一AI功能的除卷積子模塊以外的其它子模塊。

根據(jù)第二方面，提供一種人工智能AI芯片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，AI芯片包括MPGA模塊和FPGA模塊，所述方法包括：收集平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)的多個(gè)AI功能，對(duì)各AI功能的卷積子模塊列出所需基本單元的種類和個(gè)數(shù)；其中，多個(gè)AI功能包括第一AI功能；設(shè)計(jì)并且制造MPGA模塊；其中，MPGA模塊具有若干個(gè)基本單元；其中，基本單元數(shù)為實(shí)現(xiàn)多個(gè)AI功能的卷積子模塊所需要取用的最大數(shù)；通過(guò)設(shè)計(jì)并且制造至少一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述若干個(gè)基本單元之間連線的金屬層，使MPGA模塊實(shí)現(xiàn)所述第一AI功能所對(duì)應(yīng)的卷積子模塊；配置FPGA模塊，使得其實(shí)現(xiàn)第一AI功能的除卷積子模塊以外的其它AI子模塊。

根據(jù)本申請(qǐng)，在設(shè)計(jì)和/或制造人工智能時(shí)，把卷積子模塊的功能由SOC系統(tǒng)芯片內(nèi)的MPGA實(shí)現(xiàn)，其它的子模塊，諸如數(shù)據(jù)、權(quán)重、控制等，由FPGA實(shí)現(xiàn)。若要實(shí)現(xiàn)不同的人工智能功能時(shí)，將新的功能實(shí)現(xiàn)在MPGA即可。基于使用MPGA只需要更改部分金屬層的特性，新的AI功能可以快速地在此平臺(tái)芯片上實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1顯示一個(gè)常見(jiàn)的支持人工智能功能卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要功能模塊圖；

圖2示意了本申請(qǐng)的實(shí)現(xiàn)AI模塊的基本思路；

圖3是體現(xiàn)本申請(qǐng)思路的平臺(tái)芯片的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是FPGA電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是MPGA模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是處理單元的示意圖；

圖7和圖8示意了兩種不同的AI功能。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案以及優(yōu)點(diǎn)表達(dá)的更清楚，下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。