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Ultra Low Power KI-Beschleuniger in einer 22nm FD-SOI-Technologie für digitale Hörhilfen (Exzellenzcluster Hearing4All 2.0)

Ultra Low Power KI-Beschleuniger in einer 22nm FD-SOI-Technologie für digitale Hörhilfen (Exzellenzcluster Hearing4All 2.0)

Der neu entwickelte ASIC für das Exzellenzcluster Hearing4All 2.0 ist nun nach dem Tape-Out im Dezember 2024 aus der Fertigung von Global Foundries in Dresden angekommen. Dabei handelt es sich um das speziell für den Einsatz in energieeffizienten Hörsystemen entwickelte KUPEGA-System on Chip (SoC), welches KI-Beschleunigung auf unter 6 mm² ermöglicht. Das KUPEGA-SoC besteht aus einer Audiovorverarbeitungskette, verschiedenen Interfaces und dem KI-Beschleuniger LINA (Lightweight Interleaver Network Accelerator). Damit lassen sich verschiedenste neuronale Netze im Audiokontext wie z.B. Rauschunterdrückung oder Geräuschklassifikation in Echtzeit ausführen.

Wesentliche Merkmale des SoC sind:

  • System-on-Chip (SoC) mit integrierten QuadSPI- und I²C-Schnittstellen zur einfachen Systemintegration

  • Audiovorverarbeitung mit Fast Fourier Transformation (FFT) zur Spektralen-Analyse

  • KI-Beschleuniger LINA mit 128 Rechenelementen bei einer Präzision von 16 Bit

  • 1.3 MByte on Chip SRAM Speicher für CNNs mit bis zu 500k Gewichten

  • Betriebsspannung der Logik bis zu 0.5V bei Frequenzen bis zu 50 MHz