一款功率范围为54.1–387.5 μW、工作波长为65 nm的多模式系统级芯片（SoC），集成了专为边缘物联网（Edge IoT）应用定制的CISC核心

《IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems》：A 54.1–387.5-μW 65-nm Multimodal SoC Integrating a Custom CISC Core for Edge IoT Applications

提出一种基于65nm CMOS的低功耗多模SoC，通过定制16位CISC微处理器和双域策略实现图像/音频处理能效提升5.03倍和4.13倍，功耗降至387.5μW，在保证低延迟前提下显著降低能耗，适用于物联网场景。

　　

摘要：

随着对大规模模型部署需求的增加，基于云计算的技术依然不可或缺。然而，从边缘设备到云的数据传输过程中产生的能耗和带宽开销带来了重大挑战。本文介绍了一种低功耗、多模态的片上系统（SoC），该系统能够进行片上图像和音频压缩处理，从而实现物联网（IoT）应用所需的节能且低延迟的云交互。该SoC采用了两级优化策略：在微架构层面，引入了一种定制的16位固定长度复杂指令集计算（CISC）微处理器。通过与配备了同等外围设备的RISC-V最小基线RV32E进行对比测试，所提出的核心在保持相同延迟的前提下，核心逻辑门数量减少了5.06倍，能效提高了2.42倍。此外，还采用了多电源域策略进一步优化能效，图像处理模式的能效提高了5.03倍，音频处理模式的能效提高了4.13倍。该SoC采用65纳米CMOS工艺制造，集成了图像和音频处理功能，功耗极低，仅为387.5微瓦。其性能优于现有的双模态处理器：图像处理核心功耗降低了2.84倍，音频压缩功耗降低了12.78倍。同时，该SoC的音频处理能效达到每比特206皮焦耳（pJ/bit），图像处理能效达到每像素15.5皮焦耳（pJ/pixel），为多样化的物联网应用提供了一种可扩展且节能的解决方案。