知存科技：超低功耗存算一體芯片適用于手表、耳機(jī)等可穿戴設(shè)備，年底小批量試產(chǎn)

2021年5月14日，第十一屆松山湖中國IC創(chuàng)新高峰論壇盛大開幕。該論壇一直以“尋找中國最優(yōu)秀的IC設(shè)計公司”作為自身驅(qū)動力，目前正值國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵時期，國內(nèi)對于集成電路自強(qiáng)、自主的意愿強(qiáng)烈，松山湖論壇以市場需求出發(fā)，尋找市場中最需要的IC產(chǎn)品，實現(xiàn)“中國創(chuàng)芯”。

圖：北京知存科技有限公司副總裁李想

北京知存科技有限公司副總裁李想本次帶來的產(chǎn)品是面向可穿戴設(shè)備的超低功耗存算一體芯片WTM2101。這是一款超低功耗存算一體芯片，用于低功耗喚醒、識別、降噪等場景，重點面向TWS耳機(jī)、手表等智能可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。

北京知存科技成立于2017年，公司專注于存算一體芯片開發(fā)，自主開發(fā)的存算一體芯片量產(chǎn)測試流程，累計流片超過20次，截至目前，知存科技已完成3億元產(chǎn)業(yè)資本領(lǐng)頭的融資，包括中芯聚源、科訊創(chuàng)投、國投創(chuàng)業(yè)、飛圖創(chuàng)投等。

知存科技2012年起開始存算一體研發(fā)，2016年完成國際首個Flash存內(nèi)計算芯片驗證，2019年底量產(chǎn)國際首歌存算一體芯片WTM1001，2021年Q3將推出第二款芯片，面向可穿戴領(lǐng)域的WTM2101，李想表示，該芯片集成32位RISC-V CPU，在性能等各個方面都有很大提升。

隨著最近幾年AI技術(shù)快速發(fā)展，大家對算力的要求越來越高，存儲墻的問題也越發(fā)明顯，針對這個問題，世界上有非常多的架構(gòu)出現(xiàn)，去嘗試解決處理存儲墻的問題，存算一體是所有新型架構(gòu)中最有效的一種。

據(jù)李想介紹，基于不同的存儲介質(zhì)，大家在做存算一體技術(shù)的時候會采用不同的技術(shù)方向，有些是憶阻器，有些公司是用SRAM、NORFLASH，知存科技使用的就是NORFLASH技術(shù)。

比如我們用的U盤都有一個NORFLASH芯片，里面有很多存儲頁，每個存儲頁都有數(shù)以億計的存儲單元，即晶體管，現(xiàn)在我們存儲數(shù)據(jù)是利用這些CMOS晶體管的數(shù)字特性，那么存算一體就是在這個上面做一些改變，利用這些CMOS晶體管的模擬特性，通過控制柵極的閾值電壓，把流過晶體管的電流放大，使實現(xiàn)單個存儲單元可存儲8bit數(shù)據(jù)，也可以使單個存儲單元可完成8bit乘法和加法。

傳統(tǒng)的馮諾依曼架構(gòu)在工作的時候有一系列的數(shù)據(jù)搬運，這個過程能耗大概在60%-90%之間，能效的利用非常低，而存算一體極大的減少了數(shù)據(jù)搬運過程，它的實質(zhì)是一個向量矩陣的乘法，通過前端的數(shù)模轉(zhuǎn)換，把輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電流的模擬信號，當(dāng)信號進(jìn)入矩陣的時候，在矩陣?yán)锩總€單元存一個8bit的數(shù)，比如存入3，流過晶體管，電流放大3倍，存入100，電流放大100倍，相當(dāng)于橫向做乘法，縱向做電流的累加，所以流過這個矩陣，相當(dāng)于做一個向量矩陣的乘法。

這個矩陣適合跑AI網(wǎng)絡(luò)，知存科技面向可穿戴設(shè)備的超低功耗存算一體芯片WTM2101就是基于這個技術(shù)，目標(biāo)市場耳機(jī)和手表，知存科技主要提供的是算力平臺。李想表示，用在手表中會比耳機(jī)多一些健康算法。

WTM2101尺寸比較小，是2.9*2.6mm，峰值算力是50Gops，能效比達(dá)到15Tops/W，最大可存1.8M的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這個芯片除了有存算一體的部分外，還有一個RISC-V內(nèi)核、音頻ADC和電源管理，以及豐富的接口等。

在智能音頻方面，有喚醒等功能，其中知存的VAD與市場現(xiàn)有方案不一樣，效果以往的會更好。另外在聲紋識別方面，李想談到，現(xiàn)在耳機(jī)和手表還沒有聲紋識別的功能，基本上是用在手機(jī)上，知存的這個芯片可以將聲紋識別的功能在手表和耳機(jī)等可穿戴設(shè)備中實現(xiàn)。

總而言之，WTM2101的超低功耗特性，具備更長的續(xù)航時間，大算力平臺，可以為過去無法部署的可穿戴設(shè)備的功能提供可能性，可以大幅提升現(xiàn)有智能應(yīng)用的體驗效果。李想表示，公司的這款存算一體的AI芯片，目前還是樣片階段，年底會有一些小批量的試產(chǎn)。

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