재생적 SA 유사도 감지를 통한 아날로그 Compute-in-Memory에서의 공격적인 SAR 건너뛰기를 위한 회로-아키텍처-훈련 공동 설계

본 연구는 Sense-Amplifier (SA) 재생을 활용하여 아날로그 출력 유사도를 감지하고 Compute-in-Memory (CIM) 시스템에서 SAR 비교 횟수를 줄이는 회로-아키텍처-훈련 공동 설계 프레임워크를 제시합니다. 하드웨어 인식을 고려한 훈련은 접두사 재사용으로 인해 발생하는 회로 특성 SA 교란 및 인코딩 오류를 통합하여 공격적인 비교 건너뛰기를 가능하게 합니다. 이 검출기는 55nm CMOS 스키매틱 시뮬레이션을 통해 특성화되었으며, ISAAC 기반 W4A4 CIM 모델을 사용하여 WRN-28-10, ResNet20, DeiT에 대한 시스템 레벨 평가를 수행했습니다. WRN-28-10의 경우, 제안된 접근 방식은 평가된 레이어 전반에 걸쳐 SAR 비교 횟수를 48.19% 줄이면서도 77.3%의 Top-1 정확도를 달성했습니다 (W4A4 기준선: 78.4%). 에너지 예산 분석 결과, 검출기 오버헤드 이후에도 참조 ADC 에너지에서 27.18% 감소가 예상되었으며, 추가 제어 및 주변 장치 비용을 수용하기 위해 변환당 0.52 pJ가 남았습니다.