[發明專利]一種基于憶阻器的多進制加法運算電路

有效

• 申請號: 201610160051.X
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105739944B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 李祎;王卓睿;周亞雄;繆向水
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F7/50
• 分類號: G06F7/50;G06F7/502
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 宋業斌

本發明公開了一種基于憶阻器的多進制加法運算電路，包括第一憶阻器、第二憶阻器、第三憶阻器、第一右旋邏輯門、第二右旋邏輯門、第一電壓轉換器和第二電壓轉換器；第一右旋邏輯門的輸入端作為多進制加法運算電路的輸入端，第一右旋邏輯門、第一電壓轉換器、第二右旋邏輯門和第二電壓轉換器依次連接，第一憶阻器的一端、第二憶阻器的一端和第三憶阻器的一端連接后作為多進制加法運算電路的輸出端，第一憶阻器的另一端連接至第一右旋邏輯門的輸入端，第二憶阻器的另一端連接至第一電壓轉換器與第二右旋邏輯門的連接端；第三憶阻器的另一端連接至第二電壓轉換器的輸出端。本發明能夠基于憶阻器所具有的多電阻狀態轉變并可以發生非易失性變化的特性實現多值邏輯運算。

技術領域

本發明屬于微電子器件領域，更具體地，涉及一種基于憶阻器的多進制加法運算電路。

背景技術

大數據時代信息處理的龐大需求對計算機的速度、功耗和效率等特性提出了更高的要求。其中，計算機的信息處理方式由二進制向多進制信息處理的轉型是一個極具前景的提高計算機效率的發展方向。多進制計算機架構自提出以來已經得到了研究者們的深入研究，特別是在量子計算機、光學計算機、模糊計算方面有著廣泛的應用。但是，現有多進制電路的復雜性以及其它信號與電信號的轉換在很大程度上限制了多進制計算機的發展。中國發明專利CN201210513403.7利用激光信息讀寫裝置實現了4位信息處理，較好地改善了光盤容量和信息處理速度，但是如果在此基礎上進一步去實現多進制計算需要較為復雜的轉換電路。

憶阻器的高低電阻狀態可以用來表征0和1，并用來進行非易失性的二進制狀態邏輯運算。然而，基于憶阻器多電阻狀態的多值邏輯運算并未見相關公開專利文獻。

發明內容

根據計算機架構和算法的發展趨勢，本發明的目的在于提出一種基于憶阻器的多進制加法運算電路結構，這種多進制加法運算電路可以由具備多電阻狀態轉變或者量子化電導特性的憶阻器構成。

本發明提供了一種基于憶阻器的多進制加法運算電路，包括第一憶阻器、第二憶阻器、第三憶阻器、第一右旋邏輯門、第二右旋邏輯門、第一電壓轉換器和第二電壓轉換器；所述第一右旋邏輯門的輸入端作為所述多進制加法運算電路的輸入端，所述第一右旋邏輯門、所述第一電壓轉換器、所述第二右旋邏輯門和所述第二電壓轉換器依次連接，所述第一憶阻器的一端、所述第二憶阻器的一端和所述第三憶阻器的一端連接后作為所述多進制加法運算電路的輸出端，所述第一憶阻器的另一端連接至所述第一右旋邏輯門的輸入端，所述第二憶阻器的另一端連接至所述第一電壓轉換器與所述第二右旋邏輯門的連接端；所述第三憶阻器的另一端連接至所述第二電壓轉換器的輸出端。

更進一步地，所述第一憶阻器、所述第二憶阻器和所述第三憶阻器中的每一個憶阻器均具有4個閾值轉變電壓脈沖：正向第一閾值轉變電壓脈沖+V_th1，正向第二閾值轉變電壓脈沖+V_th2，負向第一閾值轉變電壓脈沖-V_th1和負向第二閾值轉變電壓脈沖-V_th2。

更進一步地，當在憶阻器兩端施加正向第二閾值轉變電壓脈沖+V_th2時，使得憶阻器的阻值從高阻態(H)轉換為更低阻態(B)；當在憶阻器兩端施加負向第二閾值轉變電壓脈沖-V_th2時，使得憶阻器的阻值從更低阻態(B)轉換為高阻態(H)；當在憶阻器兩端施加正向第一閾值轉變電壓脈沖+V_th1時，使得憶阻器的阻值從高阻態(H)轉換為低阻態(L)，且不能從低阻態(L)轉換為更低阻態(B)；當在憶阻器兩端施加負向第一閾值轉變電壓脈沖-V_th1時，使得憶阻器的阻值從更低阻態(B)轉換為低阻態(L)，且不能從低阻態(L)轉換為高阻態(H)。

更進一步地，所述第一右旋邏輯門和第二右旋邏輯門的結構相同，均包括串聯連接的第四憶阻器和第五憶阻器；所述第四憶阻器上電極引出端口，第四憶阻器下電極引出端口和第五憶阻器上電極引出端口相連構成一個引出端口，第五憶阻器下電極引出端口。