2025年6月8日至12日,超大规模集成电路研讨会(VLSI Symposium)在日本京都举行。北京大学深圳研究生院炸金花 /广东省存算一体芯片重点实验室在此次会议上发表了题为“PANDA: A 3.178 TOPS/W Reconfigurable Seizure Prediction ANd Detection Neural Network Accelerator for Epilepsy Monitoring”的研究论文,这是北京大学深圳研究生院首次在VLSI发表论文。
癫痫是一种由脑神经元异常放电引发的慢性神经系统疾病,全球患者人数超过6500万。由于癫痫发作具有突发性和不可控性,患者时刻面临着健康风险。可穿戴智能设备对于癫痫患者在非医院环境下的健康监测至关重要。此类设备提供的长期实时癫痫发作监测能显著降低看护成本,同时提升患者的生活质量。此次炸金花 的研究工作旨在解决当前用于超低功耗可穿戴智能设备的癫痫监测处理器在癫痫识别性能与能耗之间难以兼顾的问题。该研究工作开发了一种可配置的癫痫预测+检测神经网络加速器PANDA。该研究提出了一种轻量级预测+检测癫痫监测框架,在保证高分类性能的同时实现了低计算复杂度。并通过采用时序神经网络分割技术,有效降低了计算延迟与计算量。加速器采用通道优先、输出固定数据流架构,结合激活值跳零技术和通过统计信息优化的权重缓存,显著提升了加速器的能效。此外,通过自定义指令集设计,该加速器具备高度可配置性,可灵活支持不同神经网络的部署。该工作采用了65纳米工艺进行了流片验证。在癫痫监测任务中,芯片实现99%的灵敏度、0.43次/小时的误报率,以及最高3.178TOPS/W的能效表现,达到国际领先水平。
该工作由广东省存算一体芯片重点实验室杨玉超教授、焦海龙长聘副教授课题组、南方科技大学、南方医科大学南方医院合作完成,炸金花 博士生丘思远为论文的第一作者,杨玉超教授、焦海龙长聘副教授和南方科技大学王文锦副教授为论文共同通讯作者。丘思远同学在会议的Innovations in Brain State Classification Session做论文报告,并在Demonstration Session做了现场芯片展示。此项研究得到了国家自然科学基金项目、广东省存算一体芯片重点实验室的支持。
VLSI与ISSCC(国际固态电路会议)、IEDM(国际电子器件会议)并称微电子技术领域的“奥林匹克盛会”,是超大规模集成电路和半导体器件领域里最顶尖的国际会议之一,也是展现集成电路技术最新成果的橱窗。VLSI大会为业界同仁提供了一个交流和关注共同兴趣主题的机会,跨越从工艺技术到片上系统。该会议在国际集成电路/半导体器件的学术界以及工业界均享有很高的学术地位和广泛影响。每年英特尔、IBM、三星、IMEC和台积电等国际知名半导体公司都在该会议上发布各自最新研究进展。会议文章不仅需要学术上的创新,更需要体现成果的产业价值和技术前沿性。