ISSCC 2023：65nm CMOS中的低功耗混合信号内存计算k-SAT求解器

"ISSCC 2023年第二十九节主要关注数字加速器和电路技术，其中涵盖了混合信号处理内存基k-SAT求解器在65纳米CMOS工艺中的应用，该求解器在解决30变量126子句的3-SAT问题时具有74.0%的可解性。报告详细介绍了背景、方法论、架构、微架构、电路图以及测量结果。" 在国际固态电路会议（ISSCC）2023年的一份报告中，研究者们展示了一种新颖的混合信号处理内存基（Processing-in-Memory, PiM）的k-SAT求解器，它采用65纳米互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺制造，功耗仅为32.5毫瓦。k-SAT是一种著名的计算复杂性理论问题，广泛应用于人工智能、计算机科学和逻辑推理等领域。在这个特定的实现中，该求解器专门针对3-SAT问题，这是一个3变量的布尔满足问题，每个子句由3个变量组成。 报告首先介绍了背景和引言，概述了当前处理这些问题的挑战，以及PiM技术如何为高效能计算提供新途径。处理内存技术旨在减少传统计算架构中的数据移动，从而降低功耗并提高速度。 接下来，研究者详细阐述了所提出的方法论和架构，这可能包括如何将混合信号技术集成到内存中，以及如何设计算法来适应这种新型硬件。这种方法可能涉及到将数字和模拟电路结合，以并行处理大量数据，同时利用内存单元的物理特性来加速计算。 微架构和电路图部分深入探讨了具体的设计细节，如电路的布局、内存阵列的结构以及如何执行k-SAT算法的各个步骤。这部分可能包含关于模拟电路设计、数字逻辑电路优化以及功耗管理的详细信息。 测量结果部分展示了实验数据，证明了该求解器在解决实际3-SAT问题时的性能和效率。74.0%的可解性表明，在给定的30变量126子句的3-SAT实例中，求解器能够找到解决方案的概率相当高，这在低功耗设备中是非常显著的成就。 最后，报告总结了这项工作的主要发现和贡献，并可能对未来的研究方向提出了展望，强调了混合信号PiM技术在构建高效节能的计算加速器中的潜力，特别是在应对复杂计算问题时。 这篇报告展示了如何通过创新的混合信号处理内存技术来提升数字加速器的性能，特别是在解决复杂的算法问题时，如3-SAT，同时保持低功耗特性，这对于未来高性能计算和嵌入式系统的设计具有重要意义。