SRAM-based analog computing-in-memory demonstrates outstanding efficiency. However, it faces three critical challenges: significant ADC overhead, high latency for multi-bit inputs, and limited read bitline voltage. To address these issues, this work proposes a multi-bit highly reconfigurable 256x128 in-memory computing array supporting 1-7b input, 2-4b weight, and 1-7b output. Three key innovations are introduced: 1) The IMADC occupies only 3% area overhead, achieving a 9x improvement compared to previous IMADC; 2) The BSCHA reduces latency by 1.9x and 6.6x compared to traditional pulse-width modulation (PWM) and bit-slicing modes, respectively; 3) A dual-8T bitcell enabling ternary weight storage through a decoupled read path, integrated with a read wordline under-driven cascode technique, improves linearity of unit discharge current by 7x and increases the usable read bitline voltage by 3.5x.


翻译:基于SRAM的模拟存内计算展现出卓越的效率,但面临三大关键挑战:显著的模数转换器(ADC)开销、多比特输入的高延迟以及有限的读取位线电压。为解决这些问题,本文提出了一种多比特高度可重构的256×128存内计算阵列,支持1-7b输入、2-4b权重和1-7b输出。主要创新包括:1)本文提出的存内模数转换器(IMADC)仅占用3%的面积开销,相比先前方案实现9倍提升;2)本文提出的位串行电荷共享累加器(BSCHA)相较于传统脉宽调制(PWM)和位切片模式,延迟分别降低1.9倍和6.6倍;3)采用解耦读路径实现三元权重存储的双8T存储单元,结合读字线欠驱动共源共栅技术,将单位放电电流线性度提升7倍,可用读取位线电压增加3.5倍。

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