SamurAI : Puce IA basse consommation établit nouveau standard reconnaissance d'image IoT

Au Symposium VLSI 2020, les instituts de recherche français CEA‑Leti et LIST ont dévoilé SamurAI, un accélérateur IA compact qui redéfinit l'efficacité énergétique pour charges de travail de reconnaissance d'image dans l'Internet des Objets.

SamurAI intègre un nœud IoT basse consommation et un accélérateur IA dédié, atteignant une réduction stupéfiante de 15 000× de la consommation pic‑à‑veille tout en délivrant jusqu'à 1,3 téra‑opérations par seconde par watt (TOPS/W) ou 36 GOPS pour tâches d'apprentissage automatique.

Dans un prototype réel de détection d'occupation, la puce alimentait un système incluant capteur PIR, caméra noir‑blanc 224×224 pixels, FeRAM et radio basse consommation. Le système moyennait 105 µW par jour, avec SamurAI consommant 26 % de ce budget.

Vue d'ensemble système SamurAI

SamurAI est bâti autour de deux sous‑systèmes sur puce :

• Un contrôleur wake‑up sans horloge, piloté par événements, qui peut lancer le système en 207 ns.
• Un sous‑système à la demande hébergeant un CPU RISC‑V avec mode deep‑sleep, l'accélérateur IA PNeuro, et accélérateurs cryptographiques.

Cette architecture dual‑sous‑système rend un ratio pic‑à‑veille de 15 000×. En mode veille la puce consomme seulement 6,4 µW ; quand CPU et accélérateur IA sont actifs, la puissance monte à 96 mW.

Fabriquée en processus 28 nm fully‑depleted silicon‑on‑insulator (FD‑SOI) de STMicro, la puce 4,5 mm² contient six domaines d'alimentation commutables et fonctionne sans body biasing.

Accélérateur IA PNeuro

L'accélérateur, nommé PNeuro, est un moteur programmable single‑instruction, multiple‑data (SIMD). Il comprend deux grappes de 32 × éléments de traitement 8 bits soutenues par 264 Ko de SRAM multi‑bancs. Le bloc peut effectuer 64 MAC par cycle.

Figures de performance clés :

• 1,3 TOPS/W à 2,8 GOPS sur alimentation 0,48 V.
• 36 GOPS pour couches fully‑connected 8 bits sur alimentation 0,9 V.

Déployer PNeuro divise par deux la consommation totale du système relative à l'exécution de charges de travail ML sur le cœur RISC‑V.

Conçu pour scénarios IoT requérant rafales de calcul sporadiques entre longues périodes de veille, SamurAI permet le traitement IA sur dispositif. Cette approche élimine la dépendance cloud, réduit la latence, et préserve la vie privée, le rendant idéal pour applications comme détection de personnes ou identification de scènes utilisant caméras ou autres capteurs.

>> Cet article a été publié à l'origine sur notre site sœur, EE Times Europe.