存算融合电路与系统
课程编码：180234140100P3012H
英文名称：Computing and Memory Fused Circuits and Systems
课时：40
学分：2.00
课程属性：专业课
主讲教师：窦春萌等
教学目的要求
本课程面向人工智能、计算机、集成电路与微电子学的交叉方向，重点讲授存算融合电路与系统的基本原理、关键技术以及发展趋势，涵盖基础器件、关键电路以及系统架构，旨在帮助学生深入理解现代人工智能硬件的重要发展技术路径、建立跨层次协同优化的思想与能力。
预修课程
模拟集成电路、数字集成电路、半导体器件物理、计算机组成原理、机器学习等。
大纲内容
第一章 引言
第1节 存算融合技术起源与发展趋势 1.0学时
第2节 先进存储技术概述 1.0学时
第3节 近存计算技术概述 1.0学时
第4节 存算一体技术概述 1.0学时
第二章 面向近存计算的易失存储电路设计
第1节 SRAM阵列与周边电路基础 1.0学时
第2节 先进SRAM设计进展 1.0学时
第3节 DRAM阵列与周边电路基础 1.0学时
第4节 先进DRAM设计进展 1.0学时
第三章 面向近存计算的非易失存储电路设计
第1节 Flash阵列与周边电路基础 1.0学时
第2节 先进Flash设计进展 1.0学时
第3节 新型存储阵列与周边电路基础 1.0学时
第4节 先进新型存储设计进展 1.0学时
第四章 模拟/混合信号存算一体电路设计
第1节 模拟/混合信号存算一体技术基础 1.0学时
第2节 模拟/混合信号存算一体关键电路设计 1.0学时
第3节 模拟/混合信号存算一体关键电路跨层次协同优化技术 1.0学时
第4节 先进模拟/混合信号存算一体电路进展与应用 1.0学时
第五章 数字存算一体电路设计
第1节 数字存算一体技术基础 1.0学时
第2节 数字存算一体关键电路设计 1.0学时
第3节 数字存算一体关键电路跨层次协同优化技术 1.0学时
第4节 先进数字型存算一体电路进展与应用 1.0学时
第六章 传统计算机体系架构
第1节 传统计算机体系架构：CPU 1.0学时
第2节 传统计算机体系架构：GPU 1.0学时
第3节 传统计算机体系架构：存储器层次 1.0学时
第4节 传统计算机体系架构：评估方法 1.0学时
第七章 传统智能加速器与存算融合系统架构
第1节 传统智能加速器：GPU/TPU/NPU等 1.0学时
第2节 传统智能加速器：Eyeriss/ENVISION等 1.0学时
第3节 存算融合系统架构概述：近存计算 1.0学时
第4节 存算融合系统架构概述：存内计算 1.0学时
第八章 存算融合系统的典型优化方法
第1节 存算融合架构的数据复用 1.0学时
第2节 存算融合架构的低比特量化 1.0学时
第3节 存算融合架构的计算变换 1.0学时
第4节 存算融合架构的稀疏与压缩方法 1.0学时
第九章 典型存算融合系统芯片分析
第1节 存算融合片上系统（SoC）设计方法 1.0学时
第2节 存算融合片上系统（SoC）优化方法 1.0学时
第3节 面向大模型的存算融合数据流优化方法 1.0学时
第4节 面向大模型的异构存算融合系统 1.0学时
第十章 多器件与三维存算融合系统发展趋势
第1节 多种存算融合器件的对比介绍 1.0学时
第2节 新型三维集成技术介绍 1.0学时
第3节 多器件融合的存算系统架构 1.0学时
第4节 三维存算融合系统架构 1.0学时
参考书
1、
Beyond-CMOS Technologies for Next Generation Computer Design
Rasit O. Topaloglu, H.-S. Philip Wong
2019年
Springer
2、
Memristive Devices for Brain-Inspired Computing：From Materials, Devices, and Circuits to Applications
Sabina Spiga, Abu Sebastian
2020年
Elsevier
3、
High Energy Efficiency Neural Network Processor with Combined Digital and Computing-in-Memory Architecture
Jinshan Yue
2024年
Springer
4、
Handbook of Digital CMOS Technology, Circuits, and Systems
Karim Abbas
2020年
Springer
5、
VLSI-Design of Non-Volatile Memories
G.Campardo, R.Micheloni, D.Novosel
2005年
Springer
课程教师信息
窦春萌，中国科学院微电子所研究员，博士生导师。主要从事新型存储与存算一体电路设计的研究研究工作，在包括Nature Electron.、Nature Comm.、ISSCC、VLSI、IEDM等具有影响力的期刊及会议上发表相关论文50余篇，相关成果入选“2023年度中国芯片科学十大进展”；主持自然基金重大研究计划重点支持项目、科院战略性先导科技专项课题、重点研发计划课题；2019年入选中国科学院百人计划、2021年获国家级青年人才项目支持、2023年及2024年连续获评中国科学院优秀导师。
岳金山，中国科学院微电子研究所副研究员，博士生导师。主要从事高能效存内计算架构与人工智能芯片研究，在固态电路与体系架构领域的权威期刊、会议发表论文80余篇，谷歌学术引用1400余次，其中以第一/通讯作者发表论文30余篇，包括领域顶级期刊、会议JSSC、ISSCC、VLSI等。受邀担任DAC、ICCAD、A-SSCC技术委员会委员，主持国家自然科学基金青年项目、重大研究计划重点项目课题等，入选中国科学院引才计划（BR计划）、国家“博新计划”、北京市科技新星。