[發明專利]一種憶阻器存內計算系統的誤操作檢測裝置及系統

有效

• 申請號: 202011461486.0
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112599168B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 王超;余國義;許家瑞;詹翊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種憶阻器存內計算系統的誤操作檢測裝置及系統，屬于集成電路領域，裝置包括選通模塊、控制模塊和檢測模塊；選通模塊選通憶阻器單元；當憶阻器單元執行蘊含邏輯時，控制檢測模塊檢測憶阻器單元是否處于(低阻態，高阻態)輸入模式并生成相應的標記結果，然后檢測憶阻器單元公共節點電位，并根據標記結果、公共節點電位與第一參考電壓之間的大小關系生成其操作結果；當憶阻器單元執行假邏輯時，控制檢測模塊檢測憶阻器單元輸出節點的電位，并根據輸出節點的電位與第二參考電壓之間的大小關系生成其操作結果。對憶阻器閾值電壓老化漂移導致的所有可能誤操作情況進行檢測，提高運算可靠性，無需中斷憶阻器當前操作，保證運算效率。

技術領域

本發明屬于集成電路領域，更具體地，涉及一種憶阻器存內計算系統的誤操作檢測裝置及系統。

背景技術

存內計算作為一種面向識別、大數據及物聯網等新型應用的計算處理方式，受到了廣泛關注。基于憶阻器的非易失性邏輯是實現這種架構的重要技術路線。憶阻器利用電阻值作為物理狀態變量，在脈沖電壓的操作下，可以實現高阻態(對應邏輯“0”)與低阻態(對應邏輯“1”)之間的切換，從而實現開關功能。當憶阻器兩端的正向電壓降超過正向閾值電壓時，憶阻器從高阻態切換至低阻態，這個過程被稱為置位；當憶阻器兩端的反向電壓降超過其反向閾值電壓時，憶阻器從低阻態切換至高阻態，這個過程被稱為復位。憶阻器的閾值電壓存在老化漂移的現象，即在連續擦寫操作周期后閾值電壓存在持續漂移(上升或下降)直至器件失效的過程。

蘊含邏輯與假邏輯構成了完全的布爾邏輯運算基礎。但是，運算過程中蘊含邏輯和假邏輯分別需要對憶阻器進行有條件的置位和無條件的復位，憶阻器閾值電壓的老化漂移現象會造成誤操作，即分別發生憶阻器的置位錯誤和復位失敗，影響邏輯電路的可靠性。目前的研究依然缺乏專用的誤操作檢測方案。

傳統的憶阻器檢測方法利用置位或復位脈沖電壓與讀脈沖電壓對憶阻器進行置位或復位檢測，以此判斷憶阻器置位過程或復位過程的正確性。然而，傳統檢測方法無法有效覆蓋會出現誤操作的憶阻器閾值電壓范圍，從而出現檢測錯誤的情況。此外，傳統檢測方法需要中斷憶阻器陣列當前的邏輯計算操作以完成檢測過程，嚴重影響了憶阻器陣列完成計算任務的效率。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種憶阻器存內計算系統的誤操作檢測裝置及系統，其目的在于對憶阻器閾值電壓老化漂移導致的所有可能誤操作情況進行檢測，提高運算可靠性，且不需要中斷憶阻器當前操作，保證運算效率。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種憶阻器存內計算系統的誤操作檢測裝置，包括選通模塊、控制模塊和檢測模塊；所述選通模塊用于選通憶阻器單元，所述憶阻器單元用于執行蘊含邏輯和/或假邏輯；當所述憶阻器單元執行蘊含邏輯時，所述控制模塊用于控制所述檢測模塊檢測所述憶阻器單元是否處于(低阻態，高阻態)輸入模式并生成相應的標記結果，以及用于控制所述檢測模塊檢測所述憶阻器單元公共節點的電位，并根據所述標記結果、以及所述公共節點的電位與第一參考電壓之間的大小關系生成所述蘊含邏輯的操作結果；當所述憶阻器單元執行假邏輯時，所述控制模塊用于控制所述檢測模塊檢測所述憶阻器單元輸出節點的電位，并根據所述輸出節點的電位與第二參考電壓之間的大小關系生成所述假邏輯的操作結果。

更進一步地，所述第一參考電壓介于所述(低阻態，高阻態)輸入模式對應公共節點的電位和(低阻態，低阻態)輸入模式對應公共節點的初始電位之間；當所述公共節點的最終電位低于所述第一參考電壓，且所述憶阻器單元不處于所述(低阻態，高阻態)輸入模式時，所述蘊含邏輯為(高阻態，高阻態)輸入模式下的誤操作；當所述公共節點的電位高于所述第一參考電壓，且所述憶阻器單元處于所述(低阻態，高阻態)輸入模式時，所述蘊含邏輯為(低阻態，高阻態)輸入模式下的誤操作；否則，所述蘊含邏輯為正確操作。

更進一步地，當所述輸出節點的電位低于所述第二參考電壓時，所述假邏輯為誤操作，否則，所述假邏輯為正確操作。