論文の概要: Lifetime-Aware Design of Item-Level Intelligence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.08193v1
• Date: Tue, 09 Sep 2025 23:53:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-11 15:16:52.269641
• Title: Lifetime-Aware Design of Item-Level Intelligence
• Title（参考訳）: アイテムレベルインテリジェンスの生涯意識設計
• Authors: Shvetank Prakash, Andrew Cheng, Olof Kindgren, Ashiq Ahamed, Graham Knight, Jed Kufel, Francisco Rodriguez, Arya Tschand, David Kong, Mariam Elgamal, Jerry Huang, Emma Chen, Gage Hills, Richard Price, Emre Ozer, Vijay Janapa Reddi,
• Abstract要約: アイテムレベルのインテリジェンス(ILI)のための生涯意識設計フレームワークを提案する。 我々のフレームワークは、シリコンよりもはるかに低コストで、kHzの速度と数千のゲートに制限される柔軟なエレクトロニクスを活用している。 寿命を意識したマイクロアーキテクチャーの設計は炭素フットプリントを1.62倍、アルゴリズムによる決定は炭素フットプリントを14.5倍削減できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.714856281436547
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present FlexiFlow, a lifetime-aware design framework for item-level intelligence (ILI) where computation is integrated directly into disposable products like food packaging and medical patches. Our framework leverages natively flexible electronics which offer significantly lower costs than silicon but are limited to kHz speeds and several thousands of gates. Our insight is that unlike traditional computing with more uniform deployment patterns, ILI applications exhibit 1000X variation in operational lifetime, fundamentally changing optimal architectural design decisions when considering trillion-item deployment scales. To enable holistic design and optimization, we model the trade-offs between embodied carbon footprint and operational carbon footprint based on application-specific lifetimes. The framework includes: (1) FlexiBench, a workload suite targeting sustainability applications from spoilage detection to health monitoring; (2) FlexiBits, area-optimized RISC-V cores with 1/4/8-bit datapaths achieving 2.65X to 3.50X better energy efficiency per workload execution; and (3) a carbon-aware model that selects optimal architectures based on deployment characteristics. We show that lifetime-aware microarchitectural design can reduce carbon footprint by 1.62X, while algorithmic decisions can reduce carbon footprint by 14.5X. We validate our approach through the first tape-out using a PDK for flexible electronics with fully open-source tools, achieving 30.9kHz operation. FlexiFlow enables exploration of computing at the Extreme Edge where conventional design methodologies must be reevaluated to account for new constraints and considerations.
• Abstract（参考訳）: FlexiFlowはアイテムレベルのインテリジェンス(ILI)のためのライフタイムアウェアな設計フレームワークで、計算を直接食品包装や医療パッチといった使い捨て製品に統合します。 当社のフレームワークは、シリコンよりもはるかに低コストで、kHzの速度と数千のゲートに制限されている、ネイティブに柔軟なエレクトロニクスを活用しています。 我々の洞察では、より均一なデプロイメントパターンを持つ従来のコンピューティングとは異なり、ILIアプリケーションは運用寿命に1000倍のばらつきを示し、デプロイスケールを1兆単位を考慮すると、アーキテクチャ設計の決定を根本的に変更する。 包括的設計と最適化を実現するため,アプリケーション固有の寿命に基づいて,具体的炭素フットプリントと操作的炭素フットプリントのトレードオフをモデル化する。 1)FlexiBench、サステナビリティアプリケーションをターゲットにしたワークロードスイート、2)FlexiBits、面積最適化されたRISC-Vコア、1/4/8ビットのデータパスで、ワークロード実行あたりのエネルギー効率が2.65Xから3.50倍に向上し、(3)デプロイメント特性に基づいて最適なアーキテクチャを選択するカーボンアウェアモデルである。 寿命を意識したマイクロアーキテクチャーの設計は炭素フットプリントを1.62倍、アルゴリズムによる決定は炭素フットプリントを14.5倍削減できることを示す。 完全オープンソースツールを用いたフレキシブルエレクトロニクスのためのPDKを用いた最初のテープアウトによるアプローチの有効性を検証し,30.9kHzの動作を実現した。 FlexiFlowはExtreme Edgeでのコンピューティングの探索を可能にする。

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