[發(fā)明專利]類神經(jīng)計算裝置

在審

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• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN109829539A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林昱佑;李峰旻
• 申請（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發(fā)明公開了一種類神經(jīng)計算裝置，包括多條列線、多條行線以及多個突觸單元。這些突觸單元分別位于列線與行線的交叉處。這些突觸單元包括第一突觸單元以及第二突觸單元。第一突觸單元包括第一阻值可調(diào)元件以及與第一阻值可調(diào)元件串接的第一晶體管。第一晶體管具有第一寬長比并用以接收第一導(dǎo)通電壓。第二突觸單元包括第二阻值可調(diào)元件以及與第二阻值可調(diào)元件串接的第二晶體管。第二晶體管具有第二寬長比并用以接收第二導(dǎo)通電壓。第一寬長比與第二寬長比相異，及/或第一導(dǎo)通電壓與該第二導(dǎo)通電壓相異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大致涉及一種類神經(jīng)計算裝置，且特別是涉及一種基于存儲器陣列硬件架構(gòu)所實現(xiàn)之類神經(jīng)計算裝置。

背景技術(shù)

近來，利用存儲器陣列所實現(xiàn)的類神經(jīng)計算裝置被提出。相較于利用處理器來執(zhí)行類神經(jīng)演算，此種類神經(jīng)計算裝置具有低功耗的優(yōu)點。

類神經(jīng)計算裝置通常包括多個突觸單元(synapse)。各個突觸單元對應(yīng)于一權(quán)重值。當(dāng)一輸入向量施加至類神經(jīng)計算裝置，輸入向量將與關(guān)聯(lián)的一或多個突觸單元所對應(yīng)的權(quán)重值所構(gòu)成的權(quán)重向量相乘，以得到一積項和(sum of product)結(jié)果。積項和運算廣泛地使用于類神經(jīng)裝置當(dāng)中。

傳統(tǒng)上，突觸單元包括串連的電阻式存儲器(ReRAM)以及晶體管，以形成「1S1R」的電路結(jié)構(gòu)，其中電阻式存儲器是用來呈現(xiàn)不同的權(quán)重值，而晶體管則是作為開關(guān)元件。然而，電阻式存儲器的電阻值往往會因為阻值分布、不穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)維持(retention)、阻值飄移等不利因素，使得電阻式存儲器無法精準(zhǔn)地控制在想要的電阻值，導(dǎo)致突觸單元無法提供所需的權(quán)重值，進(jìn)而影響了類神經(jīng)計算裝置的正確與穩(wěn)定度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明大致涉及一種基于存儲器陣列硬件架構(gòu)所實現(xiàn)的類神經(jīng)計算裝置。根據(jù)本發(fā)明實施例，類神經(jīng)計算裝置中的突觸單元包括阻值可調(diào)元件以及晶體管，其中突觸單元所欲呈現(xiàn)的權(quán)重值是由晶體管的導(dǎo)通度大小來決定，而阻值可調(diào)元件僅是作為一開關(guān)元件。由于晶體管的導(dǎo)通度可透過被施加的導(dǎo)通電壓的大小及/或晶體管的寬長比(W/L)而精準(zhǔn)地調(diào)控，故可有效改善積項和運算的正確性與穩(wěn)定度。此外，由于阻值可調(diào)元件的電阻值只需單純地被設(shè)定至低阻值狀態(tài)或高阻值狀態(tài)以作為開關(guān)元件，故配合前述的導(dǎo)通度可調(diào)的晶體管，系有利于在積項和運算中實現(xiàn)多位元多電平的權(quán)重值。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種類神經(jīng)計算裝置。類神經(jīng)計算裝置包括多條列線、多條行線以及多個突觸單元。這些突觸單元分別位于列線與行線的交叉處。這些突觸單元包括第一突觸單元以及第二突觸單元。第一突觸單元包括第一阻值可調(diào)元件以及與第一阻值可調(diào)元件串接的第一晶體管。第一晶體管具有第一寬長比并用以接收第一導(dǎo)通電壓。第二突觸單元包括第二阻值可調(diào)元件以及與第二阻值可調(diào)元件串接的第二晶體管。第二晶體管具有第二寬長比并用以接收第二導(dǎo)通電壓。第一寬長比與第二寬長比相異，及/或第一導(dǎo)通電壓與該第二導(dǎo)通電壓相異。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種類神經(jīng)計算裝置，其適用于對輸入向量執(zhí)行積項和運算。類神經(jīng)計算裝置包括多條列線、多條行線以及多個突觸單元。列線用以接收輸入向量。行線用以輸出輸入向量與權(quán)重向量的積項和結(jié)果。這些突觸單元位于列線與行線的交叉處，并用以形成該權(quán)重向量。這些突觸單元包括第一突觸單元以及第二突觸單元。第一突觸單元包括第一阻值可調(diào)元件以及與第一阻值可調(diào)元件串接的第一晶體管。第一阻值可調(diào)元件用以被設(shè)定成低阻值狀態(tài)或高阻值狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝蛔柚悼烧{(diào)元件被設(shè)定在低阻值狀態(tài)，第一晶體管的第一導(dǎo)電度系代表第一突觸單元的第一權(quán)重值，第一權(quán)重值包含于權(quán)重向量。第二突觸單元包括第二阻值可調(diào)元件以及與第二阻值可調(diào)元件串接的第二晶體管。第二阻值可調(diào)元件用以被設(shè)定成低阻值狀態(tài)或高阻值狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙柚悼烧{(diào)元件被設(shè)定在低阻值狀態(tài)，第二晶體管的第二導(dǎo)電度系代表第二突觸單元的第二權(quán)重值，第二權(quán)重值包含于權(quán)重向量。

為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉實施例，并配合所附圖式詳細(xì)說明如下：

附圖說明

圖1示意性地繪示類神經(jīng)計算裝置的電路結(jié)構(gòu)。