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第 1 节 超低功耗与自供电 AI 芯片（第1页）

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对于AI芯片来说，能效是衡量芯片性能优劣的最主要指标之一。除了二氧化碳减排一直是全世界人类的一个努力方向外，由于边缘侧AI终端设备的逐渐普及，降低设备功耗也成为头等需求。这是因为绝大部分的终端设备（包括智能手机及其他移动设备、可穿戴设备、物联网设备、嵌入式医疗设备等）必须使用容量有限的电池。

使用电池的主要问题是需要不断充电或更换。以目前智能手机几乎都在使用的锂电池为例，其电量密度每年只有3%的小幅度进步，这对摩尔定律揭示的芯片上晶体管数量每隔两年就会翻一番的进步来说，相差太远。近些年很多人都很看好石墨烯电池和一些「黑科技」快充技术，但是不管是石墨烯电池还是其他「黑科技」快充技术，有两点是无法同时实现的：一是量产，二是安全稳定性。

电池的另外一个问题是其中含有对环境有害的化学物质和金属。在垃圾掩埋场中分解时，它们会发生光化学反应，从而导致温室气体（全球变暖的元凶）的产生。电池中的有害化学物质最终会进入供水系统，从而损害人类、微生物和动植物的健康。

因此，还是需要回到消耗电力的源头上来解决问题。这可以从两个不同的方面来解决：一方面是尽量降低AI芯片的功耗，直至达到微瓦级；另一方面是找到和利用周边自然环境中已经存在的各种能量，来为AI芯片供电，从而无须定期更换电池，达到设备「永远在线」的目的。本章将分别讨论如何从这两个方面来实现超低功耗与能够自供电的AI芯片。?备案号:YXX1PBnZn0yT3zd31vHrE9B

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对于AI芯片来说，能效是衡量芯片性能优劣的最主要指标之一。除了二氧化碳减排一直是全世界人类的一个努力方向外，由于边缘侧AI终端设备的逐渐普及，降低设备功耗也成为头等需求。这是因为绝大部分的终端设备（包括智能手机及其他移动设备、可穿戴设备、物联网设备、嵌入式医疗设备等）必须使用容量有限的电池。

使用电池的主要问题是需要不断充电或更换。以目前智能手机几乎都在使用的锂电池为例，其电量密度每年只有3%的小幅度进步，这对摩尔定律揭示的芯片上晶体管数量每隔两年就会翻一番的进步来说，相差太远。近些年很多人都很看好石墨烯电池和一些「黑科技」快充技术，但是不管是石墨烯电池还是其他「黑科技」快充技术，有两点是无法同时实现的：一是量产，二是安全稳定性。

电池的另外一个问题是其中含有对环境有害的化学物质和金属。在垃圾掩埋场中分解时，它们会发生光化学反应，从而导致温室气体（全球变暖的元凶）的产生。电池中的有害化学物质最终会进入供水系统，从而损害人类、微生物和动植物的健康。

因此，还是需要回到消耗电力的源头上来解决问题。这可以从两个不同的方面来解决：一方面是尽量降低AI芯片的功耗，直至达到微瓦级；另一方面是找到和利用周边自然环境中已经存在的各种能量，来为AI芯片供电，从而无须定期更换电池，达到设备「永远在线」的目的。本章将分别讨论如何从这两个方面来实现超低功耗与能够自供电的AI芯片。?备案号:YXX1PBnZn0yT3zd31vHrE9B

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