面向近阈值张量处理单元（TPUs）的动态松弛感知时钟

《ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems》：Dynamic Slack-Aware Clocking for Near-Threshold Tensor Processing Units (TPUs)

　　以近阈值计算（NTC）区域运行张量处理单元（TPU）可显著降低能耗，但会引入对工艺偏差和数据活性的高度延迟敏感性。传统设计通常依赖保守的固定全局时钟来确保安全，这导致大量时序裕量未被利用，因为大多数操作在时钟边沿之前就已提前完成。我们提出了动态余量感知时钟（DSAC），一种主动框架，用针对操作的特异性调整取代最坏情况时序。DSAC 采用轻量级的汉明距离、最高有效位和混合预测器来估算单个乘累加（MAC）操作的延迟敏感性，并将其分类为三个时序等级。这些等级通过固定全局参考时钟下的空占保持周期在本地强制执行，从而在不进行全局时钟重新调整或频率缩放的情况下实现细粒度时序适配。一个闭环反馈控制器监控时序违规，并在运行时更新等级阈值以维持鲁棒性。在量化 DNN 基准上的实验表明，MSB 预测器保持了高推理准确率，即使在激进的性能点上平均损失也仅为 1%。此外，与基线 TPU 相比，DSAC 在 2.15 倍频率缩放下实现了高达 1.55 倍的能效提升，同时面积开销低至 13%。