Darwin3: A large-scale neuromorphic chip with a Novel ISA and On-Chip Learning

本文介绍了一种名为Darwin3的大规模神经形态芯片，该芯片具有新颖的指令集体系结构，包括10个主要指令和一些扩展指令，支持灵活的神经元模型编程和本地学习规则设计。Darwin3芯片架构设计为计算节点的网格，并配备一种创新的路由算法。我们使用压缩机制来表示突触连接，从而显著减少了内存使用。Darwin3芯片支持高达235万个神经元，是同类芯片中规模最大的。实验结果表明，与物理内存深度相比，Darwin3的代码密度提高了28.3倍，神经元核心的扇入和扇出通过连接压缩提高了4096倍和3072倍。当将脉冲卷积神经网络（CSNN）映射到芯片上时，我们的Darwin3芯片还提供了节省内存的功能，节省率在6.8倍至200.8倍之间，表现出与其他神经形态芯片相比的最先进的性能，包括准确性和延迟。因此，SNNs越来越受到关注，因为它们具有生物可行性和提高计算效率的潜力，而神经形态芯片则是实现硬件神经元和突触电路直接执行SNNs的理想选择。

设计一种大规模神经形态芯片，用于执行脉冲神经网络，以提高计算效率和节省内存空间。

设计了一种具有创新路由算法的计算节点网格结构的芯片，支持灵活的神经元模型编程和本地学习规则设计。使用压缩机制表示突触连接，大大减少了内存使用。

Darwin3芯片支持高达235万个神经元，是神经元规模最大的芯片之一。与物理内存深度相比，连接压缩提高了神经元核心的扇入和扇出，分别提高了4096倍和3072倍。在将卷积脉冲神经网络（CSNN）映射到芯片上时，Darwin3芯片提供了节省内存6.8倍到200.8倍的效果，表现出与其他神经形态芯片相比的最先进的准确性和延迟性能。

近期的相关研究包括：1.``SpiNNaker: A 1-W 18-Core System-on-Chip for Massively-Parallel Neural Network Simulation''；2.``Loihi: A Neuromorphic Manycore Processor with On-Chip Learning''；3.``TrueNorth: Design and Tool Flow of a 65 mW 1 Million Neuron Programmable Neurosynaptic Chip''。