[發明專利]一種基于相變存儲器實現二進制并行加法的方法及系統

在審

• 申請號: 201910016687.0
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109841242A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 李震;張浩;胡陽;繆向水
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G11C11/4091
• 分類號: G11C11/4091;G11C11/56
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種基于相變存儲器實現二進制并行加法的方法及系統，包括：第一相變存儲器接收第一脈沖信號，并將第一脈沖信號轉化為對應的第一阻值；第一放大電路讀取第一阻值，并放大得到對應的第一電壓值；第一模數轉換電路將第一電壓值轉換為第一個二位二進制數據；第二相變存儲器接收第二脈沖信號，并將第二脈沖信號轉化為對應的第二阻值；第二放大電路讀取第二阻值，并放大得到對應的第二電壓值；第二模數轉換電路將第二電壓值轉換為第二個二位二進制數據；譯碼電路將第一個二位二進制和第二個二位二進制進行加法運算，得到一個三位二進制數據并輸出。本發明通過對相變存儲單元施加脈沖，結合后續電路的處理，實現了二位二進制并行加法計算。

技術領域

本發明屬于微電子學技術領域，更具體地，涉及一種基于相變存儲器實現二進制并行加法的方法及系統。

背景技術

相變存儲器是利用相變材料在晶態和非晶態之間可以快速重復轉換且不同態具有巨大性質差異的特性而研究出的一種非易失性存儲器，有望取代閃存成為下一代主流存儲器。狀態之間轉換目前主要是通過施加脈沖實現。針對相變存儲單元的操作分兩種：SET和RESET。SET操作是對相變單元施加一個持續時間較長、幅值中等的脈沖使其晶化阻值降低，RESET操作則是施加一個持續時間較短而幅值較高的脈沖使其非晶化阻值增加。

相變存儲單元由于晶態和非晶態時阻值差別巨大，人們現已研究利用其穩定存在的中間狀態去表征其他值，即實現多值存儲，極大提升了存儲密度。目前通過調制脈沖的幅值持續時間等參數實現了四值存儲等功能。

傳統的馮·諾依曼體系結構因為其存儲計算分離造成總線傳輸速度成為制約計算機處理能力的瓶頸，故更高速有效的計算方式需要計算存儲一體化的結構。因此利用相變存儲器的非易失性和多值特性進行存儲一體化是今后研究的方向。同時，現有利用相變存儲器進行計算多為串行計算，計算速度很慢，因此利用相變存儲器的非易失性和多值特性進行存儲一體化是今后研究的方向。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于解決現有利用相變存儲器的計算多為串行計算，計算速度很慢的技術問題。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供一種基于相變存儲器實現二進制并行加法的方法，包括如下步驟：

接收第一脈沖信號，并將第一脈沖信號轉化為對應的第一阻值；

讀取所述第一阻值，并放大得到對應的第一電壓值；

將所述第一電壓值轉換為第一個二位二進制數據；

接收第二脈沖信號，并將第二脈沖信號轉化為對應的第二阻值；

讀取所述第二阻值，并放大得到對應的第二電壓值；

將所述第二電壓值轉換為第二個二位二進制數據；

將所述第一個二位二進制和第二個二位二進制進行加法運算，得到一個三位二進制數據并輸出，所述三位二進制數據包括一位進位信息和二位二進制加法結果。

可選地，通過兩個相變存儲器分別將所述第一脈沖信號和第二脈沖信號轉化為對應的第一阻值和第二阻值。

可選地，所述第一相變存儲器和第二相變存儲器包含三種阻值狀態，分別為10MΩ，5MΩ和2.5MΩ。

可選地，當所述第一相變存儲器和第二相變存儲器分別處于三種阻值狀態10MΩ，5MΩ和2.5MΩ時，所述第一個二位二進制數據或第二個二位二進制數據分別為高位在前的二位二進制數00、01和10。

第二方面，本發明提供一種基于相變存儲器實現二進制并行加法的系統，包括：第一相變存儲器、第二相變存儲器、第一放大電路、第二放大電路、第一模數轉換電路、第二模數轉換電路以及譯碼電路；

所述第一相變存儲器接收第一脈沖信號，并將第一脈沖信號轉化為對應的第一阻值；