[發明專利]堆疊神經形態器件和神經形態計算系統

在審

• 申請號: 202011107915.4
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112749795A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 張宰薰;孫弘樂;薛昶圭;柳根榮;尹燦湖;尹弼相
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邵亞麗

提供了堆疊神經形態器件和神經形態計算系統。該堆疊神經形態器件包括邏輯裸片和核心裸片，邏輯裸片包括控制電路并被配置為與主機通信，核心裸片堆疊在邏輯裸片上并通過延伸穿過核心裸片的硅通孔(TSV)連接到邏輯裸片。核心裸片包括神經形態核心裸片，神經形態核心裸片包括連接到行線和列線的突觸陣列。突觸陣列包括被配置為存儲權重并基于權重和輸入數據執行計算的突觸。權重包括在神經網絡系統的層中。并且控制電路通過TSV向神經形態核心裸片提供權重，并控制神經形態核心裸片的數據傳輸。

相關申請的交叉引用

本申請要求2019年10月29日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2019-0135613號的優先權，其主題通過引用結合于此。

技術領域

示例性實施例總體上涉及人工智能，并且更具體地涉及堆疊神經形態(neuromorphic)器件和神經形態計算系統。

背景技術

人類大腦包括數千億個神經元，這些神經元廣大地相互連接形成復雜的神經網絡。神經元提供與學習和記憶相關的智能能力。神經元利用它們的突觸與神經網絡中數千個其他神經元交換信號。因此，神經元是跨神經網絡進行數據傳輸的結構和功能基礎單元。突觸是指兩個神經元之間的連接處，在該連接處第一神經元的軸突和第二神經元的樹突彼此靠近，以便交換信號。單個神經元通常通過突觸與數千個其他神經元相連。

神經形態芯片是指被設計成模擬生物神經系統(即生物神經網絡)的操作的半導體電路。神經形態芯片可以用來實現智能系統，該系統能夠使自己適應未知的環境。

發明內容

一些示例性實施例提供了能夠通過采用堆疊配置來增強性能的堆疊神經形態器件。

一些示例性實施例提供了能夠通過采用堆疊配置來增強性能的神經形態計算系統。

根據示例性實施例，堆疊神經形態器件包括：邏輯裸片(die)，被配置為與主機通信；多個核心裸片，堆疊在邏輯裸片上，并通過延伸穿過多個核心裸片的多個硅通孔(through silicon via，TSV)連接到邏輯裸片。所述多個核心裸片包括神經形態核心裸片，并且神經形態核心裸片包括連接到多條行線和多條列線的突觸陣列。突觸陣列包括多個突觸，所述多個突觸被配置為存儲權重并基于該權重和輸入數據執行計算，該權重被包括在神經網絡系統的多個層中，并且邏輯裸片包括控制電路，該控制電路被配置為通過該TSV向神經形態核心裸片提供該權重并被配置為控制神經形態核心裸片之間的數據傳輸。

根據示例性實施例，神經形態計算系統包括主機和至少一個堆疊神經形態器件。所述至少一個堆疊神經形態器件包括：被配置為與主機通信的邏輯裸片、堆疊在邏輯裸片上的多個核心裸片、以及延伸穿過多個存儲器裸片以將所述多個存儲器裸片連接到邏輯裸片的多個硅通孔(TSV)。所述多個核心裸片中的至少一個包括神經形態核心裸片，并且神經形態核心裸片分別包括連接到多條行線和多條列線的突觸陣列。突觸陣列包括多個突觸，所述多個突觸被配置為存儲權重并基于該權重和輸入數據執行計算，該權重被包括在構成神經網絡系統的多個層中，并且邏輯裸片包括控制電路，該控制電路被配置為通過該TSV向神經形態核心裸片提供該權重并被配置為控制神經形態核心裸片之間的數據傳輸。

根據示例性實施例，堆疊神經形態器件包括被配置為與主機通信的邏輯裸片、堆疊在邏輯裸片上的核心裸片、以及延伸穿過核心裸片以將核心裸片連接到邏輯裸片的硅通孔(TSV)。核心裸片分別包括神經形態核心裸片，并且每個神經形態核心裸片包括連接到多條行線和多條列線的突觸陣列。突觸陣列包括多個突觸，所述多個突觸被配置為存儲權重并被配置為基于該權重和輸入數據執行計算，該權重被包括在神經網絡系統的多個層中，并且邏輯裸片包括控制電路，該控制電路被配置為通過TSV向神經形態核心裸片提供該權重并被配置為控制神經形態核心裸片之間的數據傳輸。神經形態核心裸片分別包括連接到突觸陣列并被配置為通過該TSV向控制電路提供累加操作的累加結果的數據處理器，控制電路包括被配置為與主機通信的輸入/輸出接口、以及被配置為控制神經形態核心裸片之間的數據傳輸的層控制器。