[發明專利]能存算一體化單元及狀態控制方法、集成模組、處理器及設備

有效

• 申請號: 202110498977.0
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113190208B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 向勇;張曉琨;毛宇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F7/38
• 分類號: G06F7/38
• 代理公司: 深圳市智享知識產權代理有限公司 44361
• 代理人: 鄒學瓊

本發明提供的一種能存算一體化單元，該能存算一體化單元包括第一電極、第二電極和電解質，其中電解質設于第一電極與第二電極之間，可遷移帶電粒子經由電解質在第二電極和第一電極之間遷移，基于可遷移帶電粒子在第二電極中的含量變化得到對應的狀態信息，從而使得能存算一體化單元的能量供給過程與信息處理過程耦合，有效降低了運算的功耗和時延，并提高了能量利用效率。本發明還提供一種集成模組、處理器、能存算一體化單元的狀態控制方法及設備，均具有與前述的能存算一體化單元相同的有益效果。

【技術領域】

本發明涉及電子技術領域，其特別涉及一種能存算一體化單元及狀態控制方法、集成模組、處理器及設備。

【背景技術】

隨著科技的發展，各種數據量暴增，進而對計算機的運算性能提出了更高的要求。計算和數據存儲是計算機實現運算的基礎。

對于運算而言，計算延遲、功耗、體積和可靠性是評估其性能指標的主要幾大要素。傳統的馮諾依曼計算架構采用存算分離的模式，數據需要在計算單元和存儲單元之間頻繁地搬運，造成除運算本身之外大量的能量消耗和時間延遲。因此，出現了憶阻器這種存算一體器件，一定程度減小了邏輯運算器件的體積和計算延遲。然而由于憶阻器完全靠外部電源提供的電流驅動，因此其功耗較大，限制了運算性能的提升。

【發明內容】

為了解決現有信息處理器能耗較大的問題，本發明提供一種能存算一體化單元及狀態控制方法、集成模組、處理器及設備。

本發明為解決上述技術問題，提供如下的技術方案：一種能存算一體化單元，所述能存算一體化單元包括第一電極、第二電極和電解質，所述電解質設于所述第一電極與所述第二電極之間，可遷移帶電粒子經由所述電解質在所述第二電極和所述第一電極之間遷移，基于所述可遷移帶電粒子在所述第二電極中的含量變化得到對應的狀態信息。

優選地，當所述可遷移帶電粒子由所述第一電極向所述電解質、所述第二電極遷移時，所述能存算一體化單元處于信息處理狀態；當所述可遷移帶電粒子由所述第二電極向所述電解質、所述第一電極遷移時，所述能存算一體化單元處于充電狀態。

優選地，所述狀態信息為所述第二電極與所述第一電極之間的電勢差。

優選地，所述能存算一體化單元進一步包括至少二個集流電極，至少一所述集流電極與所述第一電極電性連接，且至少一所述集流電極與所述第二電極電性連接。

優選地，所述第一電極等量可遷移帶電粒子含量的變化導致的電勢變化至少比所述第二電極的電勢變化低一個數量級。

優選地，所述狀態信息為所述第二電極的阻抗變化值。

優選地，所述能存算一體化單元進一步包括至少三個集流電極，其中二個所述集流電極分別與所述第二電極的相對兩端電性連接，另一個所述集流電極與所述第一電極電性連接。

本發明為解決上述技術問題，提供又一技術方案如下：一種集成模組，所述集成模組包括至少二上述的所述能存算一體化單元，基于多個所述能存算一體化單元的狀態信息執行信息處理功能。

本發明為解決上述技術問題，提供又一技術方案如下：一種處理器，用于對信號進行處理，所述處理器包括至少二上述的所述集成模組，所述處理器通過控制可遷移帶電粒子在所述第二電極和所述第一電極之間的遷移，以實現儲能功能和/或信息處理。

本發明為解決上述技術問題，提供又一技術方案如下：一種能存算一體化單元的狀態控制方法，向如上述的所述能存算一體化單元提供執行指令，所述可遷移帶電粒子經由所述電解質在所述第二電極和所述第一電極之間遷移，并獲取所述第二電極中的所述可遷移帶電粒子含量變化對應的狀態信息。

優選地，所述執行指令包括儲能信號，向所述能存算一體化單元提供儲能信號，能存算一體化單元獲取儲能信號以使可遷移帶電粒子由所述第二電極向電解質、第一電極遷移，以將可遷移帶電粒子從第二電極中脫出。