Nowadays, we are witnessing an Artificial Intelligence revolution that dominates the technology landscape in various application domains, such as healthcare, robotics, automotive, security, and defense. Massive-scale AI models, which mimic the human brain's functionality, typically feature millions and even billions of parameters through data-intensive matrix multiplication tasks. While conventional Von-Neumann architectures struggle with the memory wall and the end of Moore's Law, these AI applications are migrating rapidly towards the edge, such as in robotics and unmanned aerial vehicles for surveillance, thereby adding more constraints to the hardware budget of AI architectures at the edge. Although in-memory computing has been proposed as a promising solution for the memory wall, both analog and digital in-memory computing architectures suffer from substantial degradation of the proposed benefits due to various design limitations. We propose a new digital in-memory stochastic computing architecture, DISCA, utilizing a compressed version of the quasi-stochastic Bent-Pyramid data format. DISCA inherits the same computational simplicity of analog computing, while preserving the same scalability, productivity, and reliability of digital systems. Post-layout modeling results of DISCA show an energy efficiency of 3.59TOPS/W per bit at 500 MHz using a commercial 180 nm CMOS technology. Therefore, DISCA significantly improves the energy efficiency for matrix multiplication workloads by orders of magnitude if scaled and compared to its counterpart architectures.


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人工智能杂志AI(Artificial Intelligence)是目前公认的发表该领域最新研究成果的主要国际论坛。该期刊欢迎有关AI广泛方面的论文,这些论文构成了整个领域的进步,也欢迎介绍人工智能应用的论文,但重点应该放在新的和新颖的人工智能方法如何提高应用领域的性能,而不是介绍传统人工智能方法的另一个应用。关于应用的论文应该描述一个原则性的解决方案,强调其新颖性,并对正在开发的人工智能技术进行深入的评估。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ai/
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