[發明專利]模擬向量-矩陣乘法運算電路以及芯片在審

申請號：	201910407921.2	申請日：	2019-05-16
公開（公告）號：	CN111949935A	公開（公告）日：	2020-11-17
發明（設計）人：	王紹迪	申請（專利權）人：	北京知存科技有限公司
主分類號：	G06F17/16	分類號：	G06F17/16
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	100083 北京市***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	模擬向量矩陣乘法運算電路以及芯片
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【說明書】：

本發明提供一種模擬向量?矩陣乘法運算電路以及芯片，利用模擬向量?矩陣乘法運算對其接收的模擬電流信號做矩陣乘加運算結果為輸出電流累加值的特性，用多級低精度DAC組配實現高精度DAC的功能，各級DAC分別將數字輸入信號的部分比特位轉換為模擬電流信號；各級DAC所轉換的比特位不存在重復位，各級DAC的數量大于等于待運算的數字輸入信號的總數量；轉換裝置包括與多級DAC對應的多級轉換電路，各級轉換電路用于將對應的DAC輸出的模擬電流信號轉換為對應量級的模擬電壓信號，然后將處理后的信號輸至閃存處理陣列執行運算，以此實現利用多級低精度DAC組配實現高精度DAC的功能，降低電路面積與時延。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路領域，尤其涉及一種模擬向量-矩陣乘法運算電路以及芯片。

背景技術

矩陣乘法運算廣泛應用于圖像處理、推薦系統、數據降維等數據挖掘領域，向量-矩陣乘法是一種常用的算術運算函數。隨著對低性能與低功耗的極致追求，越來越多的系統采用硬件電路直接實現向量-矩陣乘法運算，尤其地，基于閃存單元的模擬向量-矩陣乘法運算電路得到芯片設計者的青睞。

現有的模擬向量-矩陣乘法電路通常需要設置DAC(數模轉換電路)將多比特數字輸入信號轉換為模擬電流信號，再利用轉換電路將模擬電流信號轉換為模擬電壓信號，進而利用閃存處理陣列對模擬電壓信號進行模擬向量-矩陣乘法運算。其中，閃存處理陣列的每一行輸入均需要對應一個高精度DAC(比如6比特，8比特，12比特等)。本領域技術人員都知道，高精度DAC通常面積比較大、建立時間(從開始輸入至輸出穩定的時間)比較長，因此，現有的模擬向量-矩陣乘法電路占用電路面積大，嚴重影響了電路的成本和處理頻率。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種模擬向量-矩陣乘法運算電路以及芯片，通過利用低精度DAC合成高精度DAC，以減小電路的面積和建立時間，進而降低電路的成本，提低處理頻率。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，提供一種模擬向量-矩陣乘法運算電路，包括：DAC模塊、轉換裝置以及閃存處理陣列；其中，

該DAC模塊包括用于將數字輸入信號的全部比特位轉換為多個模擬電流信號的多級DAC，各級DAC分別將數字輸入信號的部分比特位轉換為模擬電流信號；

各級DAC所轉換的比特位不存在重復位，并且，各級DAC的數量大于等于待運算的數字輸入信號的總數量；

該轉換裝置包括與該多級DAC對應的多級轉換電路，各級轉換電路用于將對應的DAC輸出的模擬電流信號轉換為對應量級的模擬電壓信號；

該閃存處理陣列對該模擬電壓信號進行運算。

進一步地，針對相同的輸入電流，第m級轉換電路的輸出電壓U_m與第n級轉換電路的輸出電壓U_n的比值：

U_m：U_n＝2^x-1：2^y-1

其中，x表示第m級轉換電路所對應的DAC所轉換的比特位中最低比特位數，y表示第n級轉換電路所對應的DAC所轉換的比特位中最低比特位數。

進一步地，最高級轉換電路包括一電流-電壓轉換單元，第n級轉換電路包括：并聯連接的z個電流-電壓轉換單元，z表示針對相同輸入電流時最高級轉換電路的輸出電壓與第n級轉換電路的輸出電壓的比值。