Un circuito de softmax reconfigurable de baja tensión y bajo consumo de energía para redes neuronales analógicas
Autores: Vatalaro, Massimo; Moposita, Tatiana; Strangio, Sebastiano; Trojman, Lionel; Vladimirescu, Andrei; Lanuzza, Marco; Crupi, Felice
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un circuito de softmax reconfigurable de baja tensión y bajo consumo de energía para redes neuronales analógicas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Novela
Implementación de baja potencia
Función softmax
MOSFETs
Eficiente en energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una nueva implementación analógica de baja potencia y baja tensión de la función softmax, con parámetros de amplitud y pendiente ajustables eléctricamente. Proponemos un diseño modular, que puede escalarse por el número de entradas (y de salidas correspondientes). Está compuesto por etapas de conversores lineales de corriente-voltaje de entrada (1ª etapas), MOSFETs que operan en un régimen de subumbral implementando las funciones exponenciales (2ª etapas) y etapas de división analógica (3ª etapas). Cada etapa está compuesta solo por transistores MOSFET de tipo p. Diseñado en una tecnología CMOS de 0,18 um (TSMC), el circuito softmax propuesto puede operar a un voltaje de suministro de 500 mV. Una realización de diez entradas/diez salidas ocupa un área de chip de 2570 um y consume solo 3 uW de potencia, lo que representa una opción muy compacta y eficiente en energía en comparación con las implementaciones digitales correspondientes.
Descripción
Este documento presenta una nueva implementación analógica de baja potencia y baja tensión de la función softmax, con parámetros de amplitud y pendiente ajustables eléctricamente. Proponemos un diseño modular, que puede escalarse por el número de entradas (y de salidas correspondientes). Está compuesto por etapas de conversores lineales de corriente-voltaje de entrada (1ª etapas), MOSFETs que operan en un régimen de subumbral implementando las funciones exponenciales (2ª etapas) y etapas de división analógica (3ª etapas). Cada etapa está compuesta solo por transistores MOSFET de tipo p. Diseñado en una tecnología CMOS de 0,18 um (TSMC), el circuito softmax propuesto puede operar a un voltaje de suministro de 500 mV. Una realización de diez entradas/diez salidas ocupa un área de chip de 2570 um y consume solo 3 uW de potencia, lo que representa una opción muy compacta y eficiente en energía en comparación con las implementaciones digitales correspondientes.