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科技半导体

持久状态机:基于INT4内存单元的大语言模型注意力硬件架构

研究人员提出了持久状态机(PSM)框架,用于在FPGA上实现大语言模型的注意力操作[1]。该框架采用INT4量化的内存单元设计,通过在Zynq-7000和UltraScale+两个硬件平台上的实现验证,展示了低功耗和高集成度的特性[1]。

在性能指标方面,该架构实现了极低的功耗表现[1]。动态功耗控制在1.0毫瓦以下,归一化动态能耗为3.81 × 10^-5皮焦/操作[1]。在Zynq-7000平台上完成了1024单元阵列(d=128)的实现,而在UltraScale+ xcvu9p平台上的256单元子阵列以62.5兆赫系统时钟成功完成时序闭合,建立时间余量为+1.854纳秒[1]。片上系统仅占据设备逻辑切片的0.67%和数字信号处理块的0.00%[1]。通过对超过一千个随机向量的功能仿真验证,该设计与定点软件参考实现达到了位精度一致[1]。该研究已递交日本专利申请(No. 2026-177318)[1]。


大语言模型注意力机制FPGA实现硬件加速低功耗设计