【產(chǎn)通社，3月20日訊】上海交通大學(xué)（Shanghai Jiao Tong University, SJTU）官網(wǎng)消息，電子信息與電氣工程學(xué)院微納電子學(xué)系毛志剛教授、何衛(wèi)鋒教授團(tuán)隊(duì)在2023年國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議（International Solid-State Circuits Conference，ISSCC）上發(fā)表了題為“CCSA: A 394TOPS/W Mixed-Signal GPS Accelerator with Charge-Based Correlation Computing for Signal Acquisition”（CCSA：一種基于混合信號(hào)電荷域計(jì)算技術(shù)的高能效GPS信號(hào)捕獲電路）的研究論文。

該研究通過(guò)采用數(shù)模混合的計(jì)算方式與電荷共享的累加機(jī)制，設(shè)計(jì)了一款新型GPS信號(hào)捕獲芯片，其能效可達(dá)114-394TOPS/W，較現(xiàn)有國(guó)際最好水平提升了8.2倍。該論文的第一作者為微納電子學(xué)系博士生李婕妤，通訊作者為其導(dǎo)師何衛(wèi)鋒教授。

作為物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴計(jì)算設(shè)備中的核心模塊，GPS（Global Positioning System, GPS）信號(hào)捕獲電路的設(shè)計(jì)技術(shù)一直受到大家的關(guān)注。GPS接收機(jī)通過(guò)執(zhí)行計(jì)算密集型的卷積相關(guān)操作來(lái)獲取衛(wèi)星信號(hào)與本地設(shè)備間的時(shí)間偏移量，從而完成本地位置的估算。為提高定位的準(zhǔn)確性，GPS接收機(jī)通常需要針對(duì)多顆衛(wèi)星（4~12顆）進(jìn)行多次相關(guān)操作。在此情況下，信號(hào)捕獲電路的能耗給便攜式設(shè)備的續(xù)航工作能力帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。

研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)衛(wèi)星信號(hào)捕獲過(guò)程中大量的相關(guān)操作，將乘法運(yùn)算采用數(shù)模混合的方式實(shí)現(xiàn)，并將累加運(yùn)算搬移到電荷域完成。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)采用大規(guī)模的并行執(zhí)行陣列結(jié)構(gòu)，有效提升了電路的計(jì)算性能和能效。圖1給出了圍繞上述思路所設(shè)計(jì)的二維大規(guī)模并行運(yùn)算陣列（64x64 PE）結(jié)構(gòu)。

測(cè)試結(jié)果表明，該芯片可在0.34V至0.9V工作電壓下實(shí)現(xiàn)114-394TOPS/W的計(jì)算能效。與國(guó)際現(xiàn)有最好水平相比，信號(hào)捕獲電路的能效提升了8.2倍，吞吐率提升了5.2倍。該研究成果可顯著提升智能手環(huán)、運(yùn)動(dòng)手表等穿戴設(shè)備的續(xù)航工作時(shí)間，對(duì)功耗受限的便攜式計(jì)算設(shè)備在復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下的快速GPS響應(yīng)有著重要意義。

近年來(lái)，上海交大電院微納電子學(xué)系立足國(guó)家戰(zhàn)略需求，以尖端芯片設(shè)計(jì)技術(shù)探索為己任，在低功耗數(shù)模接口電路、高可靠片上網(wǎng)絡(luò)芯片和高能效處理電路等方面分別取得突破，成果陸續(xù)發(fā)表在ISSCC上。

高能效GSP信號(hào)捕獲芯片的技術(shù)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。同時(shí)，歸芯科技的李宜和冒小建博士也在芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中給予了重要幫助。

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