[發明專利]存儲陣列、存儲對象邏輯關系的存儲芯片及方法

有效

• 申請號: 201510960374.2
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105632551B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 宋三年;陳小剛;宋志棠;李喜;陳后鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G11C11/54
• 分類號: G11C11/54;G06N3/063
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種存儲陣列、存儲對象邏輯關系的存儲芯片及方法，存儲陣列包括：第一引出線和第二引出線，不同編號的第一引出線和第二引出線之間分別連接一存儲單元，相同編號的第一引出線和第二引出線之間分別連接一可控開關。存儲芯片包括：接口模塊；產生控制信號的控制模塊；產生寫電流、擦電流或讀電流的驅動模塊；選通第一、第二引出線的第一、第二譯碼器；以及存儲邏輯關系值的存儲陣列。存儲方法包括：寫入和讀出操作。本發明通過全新的存儲陣列實現對象間的邏輯關系的存儲；同時在讀出時，通過可控開關在相同編號的引出線間傳遞，將結果轉換為條件，以此綜合間接關系因素，可用于仿腦智能應用場景，提高存儲陣列中的信息量。

技術領域

本發明涉及半導體存儲集成電路領域，特別是涉及一種存儲陣列、存儲對象邏輯關系的存儲芯片及方法。

背景技術

經過數十年的發展，計算機存儲體系已經形成了完善的層級結構，SRAM、DRAM、FLASH、EEPROM以及磁介質存儲等技術根據性能的不同，在層級結構中占據了各自的地位，以保證計算核心能夠在高速運行時有足夠的數據使用。盡管各種存儲介質的性能和存儲原理千差萬別，但其功能是一致的，那就是將數據存儲到指定地址，并保證需要時可以原樣讀取出來使用。

隨著存儲需求的劇烈增長，CPU的處理能力也是隨著摩爾定律穩步增強，數據中心的建設規模也是越來越大，從而導致能源使用逐漸成為數據中心最大的支出，另一方面，數據規模的擴大使得從數據中獲取有用的信息變得越來越困難。在這一狀況下，眾多公司和研究人員把注意力集中到大腦的神經網絡上。

人的大腦通過視覺、聽覺、觸覺等等多種途徑每天處理大量的信息，在推理、識別、聯想、預測等等方面的能力是計算機系統難以匹敵的，但據估算一個成年人的大腦功耗僅僅只有20W左右，而信息在大腦中的傳遞速度也僅能達到毫秒量級。如何從人類大腦的工作方式中獲得啟發，改善計算機體系的運行方式，以達到高效率低功耗運行的目的。

神經網絡計算已經形成了一個非常成熟完善的理論體系，模仿大腦神經網絡的并行處理機制，組成多輸入多輸出系統，通過大量數據的訓練使得該系統有越來越準確的預測能力。這一系統起初是在計算機軟件中實現，為了提高計算效率，更多的硬件系統利用處理器、FPGA(Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列)等技術實現算法的硬件加速。更進一步的，IBM公司已在多年前啟動了人工智能的Watson電腦系統項目，引領了智能處理芯片領域的研發。

在仿腦或仿神經元網絡方向上，存儲技術的研究進展相比計算技術要慢得多，人腦記憶的原理與計算機的存儲方式相去甚遠。其中最根本的區別在于，人腦以對象及對象間的邏輯關系作為主要記憶的內容，而對圖像、聲音、文字等原始信息數據的記憶能力是很弱的，也因此人腦的思考方式與計算機的計算方式有著巨大的差別。以相變存儲技術為代表的新存儲技術出現后，特別是新存儲技術基于電阻存儲，作為非易失存儲技術，同時又支持高速的隨機訪問，敏銳的研究者已經開始試圖利用這些新技術制造出更為接近人腦記憶的存儲芯片，以期望實現在仿腦或人工智能領域的應用。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種存儲陣列、存儲對象邏輯關系的存儲芯片及方法，用于解決現有技術中存儲需求增長的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種存儲陣列，所述存儲陣列至少包括：

具有相同數量且分別位于行方向和列方向的第一引出線和第二引出線，第一引出線及第二引出線分別編號，不同編號的第一引出線和第二引出線之間分別連接一存儲單元，相同編號的第一引出線和第二引出線之間分別連接一可控開關；其中，

所述存儲單元包括串聯的變阻型二端器件和選通二極管，所述選通二極管由第一引出線向第二引出線正向導通、由第二引出線向第一引出線反向截止；

所述可控開關在雙向截止和由第二引出線向第一引出線單向導通的兩種狀態間切換。