[EDITION ABONNES] A l’occasion de l’événement VLSI 2020 qui s’est tenu du 14 au 19 juin, les chercheurs du CEA-Leti et du CEA-List ont dévoilé un circuit intégré présenté comme le premier nœud IoT basse consommation doté d’un accélérateur d'intelligence artificielle (IA) intégré et caractérisé par un temps de réveil ultracourt. ...

Dénommée SamurAI, cette puce de 4,5 mm2 est une preuve de concept censée prouver la viabilité de nœuds IoT intelligents placés au plus près des sources de données dès lors qu’ils associent apprentissage automatique et éco-efficacité.

Selon le communiqué publié par le CEA Tech, le circuit AIoT (Artificial Intelligence of Things) SamurAI met en œuvre une architecture à double sous-système apte à répondre aux besoins d’une large gamme d’applications tout en délivrant une éco-efficacité optimale.

Dans le détail, en mode de fonctionnement  basse consommation, un cœur de contrôleur asynchrone (WuC) dirigé par les événements et affichant des temps de réponse quasi instantanés (207 ns) exécute des tâches de calcul courtes et sporadiques à 1,7 Mops (millions d’opérations par seconde).

En mode à hautes performances, c’est un cœur RISC-V basse consommation couplé à un accélérateur ML (Machine Learning) éco-efficace doté de 64 moteurs de traitement qui se charge des tâches les plus exigeantes. Le circuit peut alors délivrer une puissance de calcul de 36 Gops (gigaopérations par seconde) pour une éco-efficacité de 1,3 Tops/W (téraopérations/s/W) lors de l’exécution des tâches ML.

Cette architecture double avec de la logique asynchrone et un accélérateur ML se distingue par une réduction de la consommation d’un facteur 15 000 entre les deux modes de fonctionnement, preuve de la versatilité de l’architecture, assure le CEA Tech.

La puce SamurAI, fabriquée selon la technologie FDSOI 28 nm de STMicroelectronics, est en outre équipée d’un frontal radio de réveil conçu pour la réception de messages courts, d'un accélérateur cryptographique pour sécuriser les communications, d'une mémoire non volatile externe pour le mode sommeil profond et d'une gestion de l'alimentation avec ajustement dynamique de la tension (voltage scaling) pour améliorer encore la réduction de la consommation au niveau circuit.

Selon les chercheurs du CEA-List et du CEA-Leti, le circuit offre des performances de calcul 4 fois supérieures à celles des nœuds IoT comparables, une efficacité énergétique 3,5 fois supérieure et une consommation 2 fois inférieure. Il a été notamment testé sur un scénario de comptage de personnes et de classification de scènes, où il a permis de réduire d’un facteur 3 la consommation totale du système (qui comprenait une caméra vidéo, un capteur et un module radio) avec l’architecture à double sous-système mise en œuvre et d'un facteur 2,3 lorsque l'accélérateur ML a été utilisé à la place du cœur RISC-V. Dans les démonstrations, la confidentialité des données saisies a été assurée.

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