核心观点 - 新加坡国立大学团队提出新型2T1M光电混合存算阵列架构 通过光学位元线规避传统电位元线的IR损耗与电容负载问题 实现3750kb阵列规模 在Transformer模型上达到93.3%推理精度 超越传统CIM设计的48.3% 能效提升超3倍达167 TOPS/W [1][7][9] 架构设计与工作原理 - 2T1M架构结合电子与光子技术优势 每个存储单元由两个晶体管和一个调制器组成 采用FeFET执行乘法运算 亚阈值区域展现亚pA级截止电流 保持特性达10年 循环次数超10^7次 [2] - 相比传统RRAM FeFET具有更低截止电流 显著降低静态功耗 在±3V、100μs条件下保持稳定性能 [2] 光电转换与无损求和 - 采用铌酸锂调制器实现电光转换 利用Pockels效应改变折射率 通过MZI单臂集成实现相位偏移累加 完成向量矩阵乘法的无损求和 [4][6] - 铌酸锂波导传播损耗仅0.28dB/cm 光信号传输近乎无损 相位求和方式避免IR压降导致的误差积累 [6] Transformer应用性能 - 在ALBERT模型30000×128词嵌入层中 2T1M架构推理精度达93.3% 与GPU持平 传统CIM架构仅48.3% [9] - 阵列规模达3750kb 为传统CIM架构150倍 功耗效率164TOPS/W 比传统方案提升37倍 [9] - 通过消除矩阵分解和重复外围电路需求 能效提升至167 TOPS/W [1][9] 技术参数对比 - 2T1M架构采用FeFET亚阈值技术 关断电流低至10^-12A 阵列规模30000×128 电压降为0 传统方案需100-300子阵列才能达到同等精度 [12] - 峰值能效164TOPS/W 显著高于对比方案的9.81-13700TOPS/W [12]