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MindReading：一种基于脑电图的人类意图识别的超低功耗光子加速器
摘要——基于头皮记录脑电图 (EEG) 的脑机接口 (BCI) 系统可以极大地改善患有运动障碍的人的生活质量。创建由多个卷积、LSTM 和全连接层组成的深度神经网络来解码 EEG 信号，以最大限度地提高人类意图识别的准确性。然而，之前的 FPGA、ASIC、ReRAM 和光子加速器在处理实时意图识别时无法保持足够的电池寿命。在本文中，我们提出了一种超低功耗光子加速器 MindReading，仅通过低位宽的加法和移位运算即可实现人类意图识别。与之前的神经网络加速器相比，在保持实时处理吞吐量的情况下，MindReading 将功耗降低了 62.7%，并将每瓦吞吐量提高了 168%。
富满微电子集团股份有限公司
供电电源 VDD ........................................................................................................................................... .. -0.3V~+10V VM 、 COUT 端允许输入电压 .................................................................................................. ....VDD-25V~VDD+0.3V DOUT 端允许输入电压 ......................................................................................................................- 0.3V~VDD+0.3V 工作温度 TA ..................................................................................................................................................- 40 ℃ ~+85 ℃ 结温 ........................................................................................................................................................................... 150 ℃ 贮存温度 .......................................................................................................................................................- 65 ℃ ~150 ℃ 功耗 PD （ TA=25 ℃） SOT23-6 封装（热阻 θJA = 200 ℃ /W ） .................................................................. ..625mW 焊接温度（锡焊， 10 秒） ..................................................................................................................................... 260 ℃
采用 MSP430 和 TRF79xxA 的 NFC/RFID 读取器超低功耗卡存在检测
所有这些终端设备示例都有类似的关键“关注点”，例如：• 必须优化总系统成本。• 电气设计 – 平台或模块化设计正变得越来越普遍，重点是可在全球范围内部署 – 即一种设计可以在所有国家/地区使用（例如基于 TRF79xxA 系列设备的 13.56MHz 系统）。• 机械设计必须坚固、安全，并提供各种级别的防破坏保护。• 用户友好且直观 – NFC/RFID 系统不是视线范围内，但用户无需经过大量培训即可与它们交互，因此设计必须始终提供轻松的用户体验。• 低功耗比以往任何时候都更重要，如果按照本文档后面所述实施，则可以成为真正的差异化因素和竞争优势。
MEMS 数字输出运动传感器超低功耗高满量程 3 轴“纳米”加速度计
表 1.设备摘要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 表 2.引脚描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 表 3.机械特性 @ Vdd = 2.5 V，T = 25 °C，除非另有说明。。。。。。。。。。9 表 4.电气特性 @ Vdd = 2.5 V，T = 25 °C，除非另有说明。。。。。。。。。。。10 表 5.SPI 从机时序值。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 表 6.I2C 从机时序值。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 表 7.绝对最大额定值。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 表 8.串行接口引脚描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 表 9.串行接口引脚描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 表 10.SAD+读/写模式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 表 11.当主机向从机写入一个字节时传输。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 表 12.当主机向从机写入多个字节时传输：。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 表 13.当主机从从机接收（读取）一个字节的数据时传输： 。。。。。。。。。。。。。19 表 14.。主设备从从设备接收（读取）多个字节数据时的传输 。.......19 表 15。寄存器地址映射。...........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。................23 表 16.CTRL_REG1 寄存器 .......。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。24 表 17.CTRL_REG1 说明 .....................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。....24 表 18.功率模式和低功耗输出数据速率配置 .......................24 表 19.正常模式输出数据速率配置和低通截止频率 ........25 表 20.CTRL_REG2 寄存器 ..............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。..............25 表 21.CTRL_REG2 描述 ..........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.................25 表 22.高通滤波器模式配置 ......。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...26 表 23.高通滤波器截止频率配置 ...............................26 表 24.CTRL_REG3 寄存器 .........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。......................26 表 25.CTRL_REG3 描述 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.26 表 26.INT 1 和 INT 2 引脚上的数据信号 ..................。。。。。。。。。。。。。.........27 表 27.CTRL_REG4 寄存器 ............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.................27 表 28.CTRL_REG4 描述 .......。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。....................27 表 29.CTRL_REG5 寄存器 ..。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...28 表 30.CTRL_REG5 描述 .........。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...... div>.........28 表 31.睡眠唤醒配置 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...... div>............28 表 32.参考寄存器。....。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 表 33.参考说明 ....< div> 。。。。。。。。。。。。。。。 < /div>.....。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 表 34.STATUS_REG 寄存器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 表 35.STATUS_REG 描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 表 36.INT1_CFG 寄存器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。30 表 37.INT1_CFG 描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。30 表 38.中断 1 源配置 ..........< div> 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31 表 39.INT1_SRC 寄存器 ....< div> 。。。。。。。。。。。。。。。 < /div>.....。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...... div>...31 表 40.INT1_SRC 描述 .。。。。。。。。 < /div>.....。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31 表 41.INT1_THS 寄存器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31 表 42.INT1_THS 描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。32 表 43.INT1_DURATION 寄存器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。32 表 44.INT2_DURATION 说明。....................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。32 表 45.INT2_CFG 寄存器 .....................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.........32 表 46.INT2_CFG 描述 ............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...............32 表 47.中断模式配置。.......。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。33 表 48.INT2_SRC 寄存器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。33
适用于 40nm CMOS 超低功耗无线传感器节点的 9 位 SAR ADC
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使用 MSP430 和 TRF79xxA 的 NFC/RFID 读取器超低功耗卡存在检测
始终运行发射器可节省大量电量。在每秒进行三次轮询的系统中，系统仅约 1% 的时间处于活动状态。在睡眠状态下，TRF79xxA 几乎不消耗任何电量，而 MSP430 消耗的电流量可忽略不计（约 0.8 µA）。在持续几毫秒的活动状态下，TRF7970A 会快速打开、初始化，并执行发射器突发。这会打开发射器约 20 µs。在关闭之前，比较器会初始化，并启动计时器来测量时间。计时器一直运行，直到比较器发出中断，指示已超过阈值电压。此时的定时器时间是信号的衰减时间。如前所述，较长的时间表示功率耦合，这意味着卡可能已处于现场。
研究论文 新型超低功耗镜像折叠级联跨阻放大器
背景和目标：本文首次设计并介绍了一种基于电流镜和折叠级联拓扑组合的新型折叠镜 (FM) 跨阻放大器 (TIA) 结构。跨阻放大器级是接收器系统中最关键的构建块。这种新型拓扑基于电流镜拓扑和折叠级联拓扑的组合，采用有源元件设计。其理念是在输入节点使用电流镜拓扑。在所提出的电路中，与许多其他已报道的设计不同，信号电流（而不是电压）被放大直到到达输出节点。由于使用二极管连接的晶体管作为电流镜拓扑的一部分，所提出的 TIA 具有低输入电阻的优势，这有助于隔离主要输入电容。因此，以相当低的功耗实现了 5Gbps 的数据速率。此外，设计的电路仅使用了六个有源元件，占用的芯片面积很小，同时提供 40.6dBΩ 的跨阻抗增益、3.55GHz 频率带宽和 664nArms 输入参考噪声，并且仅消耗 315µW 功率和 1V 电源。结果证明了所提出的电路结构作为低功耗 TIA 级的正确性能。方法：所提出的拓扑基于电流镜拓扑和折叠级联拓扑的组合。使用 Hspice 软件中的 90nm CMOS 技术参数模拟了所提出的折叠镜 TIA 的电路性能。此外，对晶体管的宽度和长度尺寸进行了 200 次蒙特卡罗分析，以分析制造工艺。结果：所提出的 FM TIA 电路提供 40.6dBΩ 跨阻增益和 3.55GHz 频率带宽，同时使用 1V 电源仅消耗 315µW 功率。此外，由于分析通信应用中接收器电路中输出信号的质量至关重要，所提出的 FM TIA 对于 50µA 输入信号的眼图打开约 5mV，而对于 100µA 输入信号，眼图垂直打开约 10mV。因此，可以清楚地显示眼图的垂直和水平开口。此外，跨阻增益的蒙特卡罗分析呈现正态分布，平均值为 40.6dBΩ，标准差为 0.4dBΩ。此外，FM TIA 的输入电阻值在低频时等于 84.4Ω，在 -3dB 频率时达到 75Ω。通过对反馈网络对输入电阻的影响的分析，得出了在没有反馈网络的情况下，输入电阻可达1.4MΩ，由此可见反馈网络的存在对于实现宽带系统的重要性。结论：本文本文介绍了一种基于电流镜拓扑和折叠级联拓扑组合的跨阻放大器，该放大器可放大电流信号并将其转换为输出节点的电压。由于输入节点存在二极管连接的晶体管，因此 TIA 的输入电阻相对较小。此外，六个晶体管中有四个是 PMOS 晶体管，与 NMOS 晶体管相比，它们的热噪声较小。此外，由于前馈网络中未使用无源元件，因此所提出的折叠镜拓扑占用的片上面积相对较小。使用 90nm CMOS 技术参数的结果显示，跨阻增益为 40.6dBΩ，频率带宽为 3.55GHz，输入参考噪声为 664nArms，使用 1 伏电源时功耗仅为 315µW，这表明所提出的电路作为低功耗构建块的性能良好。
NEBULA：一种用于 SNN 和 ANN 的基于神经形态自旋的超低功耗架构
摘要 — 迄今为止，脑启发式认知计算主要有两种方法：一种是使用多层人工神经网络 (ANN) 执行模式识别相关任务，另一种是使用脉冲神经网络 (SNN) 模拟生物神经元，以期达到与大脑一样高效和容错的效果。前者由于结合了有效的训练算法和加速平台而取得了长足的进步，而后者由于缺乏两者而仍处于起步阶段。与 ANN 相比，SNN 具有明显的优势，因为它们能够以事件驱动的方式运行，因此功耗非常低。最近的几项研究提出了各种 SNN 硬件设计方案，然而，这些设计仍然会产生相当大的能源开销。在此背景下，本文提出了一种涵盖设备、电路、架构和算法级别的综合设计，以构建用于 SNN 和 ANN 推理的超低功耗架构。为此，我们使用基于自旋电子学的磁隧道结 (MTJ) 设备，这种设备已被证明既可用作神经突触交叉开关，又可用作阈值神经元，并且可以在超低电压和电流水平下工作。使用这种基于 MTJ 的神经元模型和突触连接，我们设计了一种低功耗芯片，该芯片具有部署灵活性，可用于推理 SNN、ANN 以及 SNN-ANN 混合网络的组合——与之前的研究相比，这是一个明显的优势。我们在一系列工作负载上展示了 SNN 和混合模型的竞争性能和能源效率。我们的评估表明，在 ANN 模式下，所提出的设计 NEBULA 的能源效率比最先进的设计 ISAAC 高达 7.9 倍。在 SNN 模式下，我们的设计比当代 SNN 架构 INXS 的能源效率高出约 45 倍。 NEBULA ANN 和 SNN 模式之间的功率比较表明，对于观察到的基准，后者的功率效率至少高出 6.25 倍。索引术语 — 神经网络、低功耗设计、领域特定架构、内存技术
原型的功耗分析在农业现场操作方案中轻巧的自动货物机器人
摘要：城市电动汽车市场的持续增长和电子行业的快速发展创造了积极的前景，以促进自主机器人解决方案的发展，以覆盖关键生产部门。农业可以看作是这样的，因为它的数字化转型是保护环境的必要条件，并应解决自然资源的退化和增加地球人口的营养需求。许多研究着重于农业车辆的潜力，以提高智力的运作。同时，对这些车辆的活动足迹的研究可以成为监督，检测故障，扩展，建模或优化相关操作的基础。在这方面，这项工作采用了原型轻巧的自动驾驶电动货车，概述了一种简单且具有成本效益的机制，用于详细的机器人的功耗日志。此过程是在良好的粒度上进行的，可以详细的跟踪。该研究还讨论了在各种典型的农业场景方案中机器人的能量性能。此外，已经进行了比较分析，以评估两种不同类型的电池的性能，以在所有操作场景中为机器人供电。即使是非专家用户也可以进行现场操作实验，同时为收集数据的潜在使用提供了方向。鉴于电动机器人车的尺寸和消耗之间的线性关系，原型农业货物机器人的能量性能可以作为该地区各种研究的基础。
LX1528 省电编码IC 说明书
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