由香港大學(港大)工程學院電機電子工程學系(EEE)領導的跨校研究團隊,利用創新的憶阻器技術,成功研發全新類比轉數位轉換器(ADC),為在人工智能(AI)硬件領域的一項重要突破。
傳統 AI 加速器的一大難題,是訊號由類比轉換至數位的核心元件通常體積龐大且耗電量高。由黃毅教授、李燦教授及劉正午博士領導,聯同西安電子科技大學及香港科技大學研究人員組成的跨領域研究團隊,利用創新的憶阻器(memristor)技術開發出一款全新的ADC。這項新技術能更高效、更精準地處理訊號,為下一代高速、省電的 AI晶片片奠定關鍵基礎。
研究團隊所研發的自適應系統可根據輸入數據自動調整設定,並動態微調訊號轉換方式。相比現有的先進方案,這項設計的能源效率提升達 15.1 倍,並將電路面積縮小 12.9 倍。
除了硬件效能上的提升,新型自適應 ADC 在處理不同類型的 AI 模型時,也能維持高準確度。當整合至記憶體內運算(compute-in-memory, CIM)系統後,可進一步將整體能源消耗降低逾 57%,並縮小晶片尺寸超過 30%。
這項突破是連結演算法智慧與硬件彈性的重大里程碑,展示了憶阻器運算(memristive computing)如何革新新一代 AI晶片的設計。同時亦彰顯港大電機電子工程學系在跨領域研究方面的領導地位,把器件物理、電路設計與機器學習系統緊密結合。
本項目獲得以下資助:香港研究資助局(RGC)主題式研究計劃(TRS)T45-701/22-R、中國國家自然科學基金(62404187、62122005)、裘槎基金會(Croucher Foundation),以及 RGC「優配研究金」(GRF)計劃(17200925、17203224、17207925)。
相關研究成果已刊登於國際知名期刊《自然-通訊 (Nature Communications)》,題為「Memristor-based adaptive analog-to-digital conversion for efficient and accurate compute-in-memory」。
文章連結:https://doi.org/10.1038/s41467-025-65233-w
關於黃毅教授
黃毅教授於港大取得電機電子工程學士及博士學位,並於 2003 年前往美國普渡大學(Purdue University)擔任訪問學者。他現為港大電機電子工程學系副教授,亦是 2025 年成立的 AVNET-HKU Emerging Microelectronics & Ubiquitous Systems (EMUS) 實驗室主任。其研究方向包括:輕量化神經網絡設計、存內計算(CIM)AI 晶片、電子設計自動化(EDA)以及張量代數。他亦擔任香港主題研究計劃(TRS)「阻變式存儲器上的邊緣人工智能芯片」之總協調人(2022–2027),推動下一代神經形態 AI 運算及應用。
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