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東芝車用影像識別系統晶片整合深度神經網路加速器再升級

February 26, 2019

Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

東芝電子元件及儲存裝置株式會社(東芝)宣布成功開發出新款汽車應用影像識別系統級晶片(SoC),與東芝上一代產品相比,該產品使深度學習加速器的速度提升10倍,功率效率提高4倍[1]。該技術成果的詳情已於2月19日在舊金山舉行的2019 IEEE國際固態電路會議(ISSCC)上發表。

自動緊急刹車等先進駕駛輔助系統可提供越來越快速反應等功能,但實現這些功能需要影像識別系統級晶片在低功耗條件下,高速識別道路交通信號和路況。

深度神經網路(DNN)是模仿大腦神經網路的演算法,與傳統模式識別和機器學習相比,DNN的識別處理精度要高得多,預計將會廣泛的應用在車用領域。而採用傳統處理器的DNN影像識別耗時較長,因依賴大量的乘積累加(MAC)計算。同時,採用傳統高速處理器的DNN尚存功耗過高問題。

東芝利用可在硬體上實現深度學習的DNN加速器解決了這一難題。以下為其產品三大特點。

此外,新系統級晶片符合全球汽車應用功能安全標準ISO26262之要求。

東芝將繼續提高所開發的系統級晶片的功率效率和處理速度,且東芝新一代影像識別處理器ViscontiTM5的樣品出貨將於今年九月開始。

產品三大特點

-       並行MAC單元。DNN處理需要大量MAC計算。東芝的新設搭載四個處理器,每個處理器包含256個MAC單元。因此提高了DNN的處理速度。

-       減少了動態隨機存取記憶體(DRAM)存取。傳統的系統級晶片沒有本機記憶體,無法在靠近DNN執行單元的位置保存臨時資料,並且在存取本機記憶體時產生較大功耗。同時,載入用於MAC計算的加權數據也會產生較大功耗。東芝晶片可在DNN執行單元附近執行靜態隨機存取記憶體(SRAM),並將DNN處理分為多個子處理區塊,因此可將臨時資料保存在SRAM內,從而減少了DRAM存取。此外,東芝還在加速器上增加了一個解壓縮單元。可透過解壓縮單元載入預先壓縮並儲存在DRAM中的加權數據。因此,降低了載入來自DRAM的加權數據時產生的功耗。

-       減少了SRAM存取。傳統深度學習需要在處理DNN的每一層之後存取DRAM,因此功耗過高。該加速器在DNN的DNN執行單元中設計有流水線層結構,以便在一次SRAM存取期間執行一系列DNN計算。

深度神經網路 (DNN) 加速器

DNN Accelerator

The developed SoC

The developed SoC

Notes

[1] 東芝在2015 IEEE國際固態電路會議上發表的一篇論文《針對影像識別應用採用以顏色為基礎的物件分類加速器的1.9TOPS與564GOPS/W異質多核心系統級晶片》中提及的影像識別系統級晶片

 

* ViscontiTM is a trademark of Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

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