CN109427388B - 一种存储单元和静态随机存储器 - Google Patents

一种存储单元和静态随机存储器 Download PDF

Info

Publication number
CN109427388B
CN109427388B CN201710785410.5A CN201710785410A CN109427388B CN 109427388 B CN109427388 B CN 109427388B CN 201710785410 A CN201710785410 A CN 201710785410A CN 109427388 B CN109427388 B CN 109427388B
Authority
CN
China
Prior art keywords
read
line
mos tube
word line
bit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710785410.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109427388A (zh
Inventor
池思杰
季秉武
赵坦夫
周云明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to CN201710785410.5A priority Critical patent/CN109427388B/zh
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Priority to CN202010961467.8A priority patent/CN112216323B/zh
Priority to KR1020207008686A priority patent/KR20200041989A/ko
Priority to KR1020227025331A priority patent/KR20220108197A/ko
Priority to EP18849945.3A priority patent/EP3667669A4/en
Priority to JP2020512869A priority patent/JP6919950B2/ja
Priority to PCT/CN2018/084100 priority patent/WO2019041840A1/zh
Publication of CN109427388A publication Critical patent/CN109427388A/zh
Priority to US16/807,594 priority patent/US11004502B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN109427388B publication Critical patent/CN109427388B/zh
Priority to US17/226,614 priority patent/US11475943B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/413—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
    • G11C11/417—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/419—Read-write [R-W] circuits
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/412—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/413—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
    • G11C11/417—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/418—Address circuits
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10—Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1006—Data managing, e.g. manipulating data before writing or reading out, data bus switches or control circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10—Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1015—Read-write modes for single port memories, i.e. having either a random port or a serial port
    • G11C7/1045—Read-write mode select circuits
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10—Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1075—Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers for multiport memories each having random access ports and serial ports, e.g. video RAM
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/12—Bit line control circuits, e.g. drivers, boosters, pull-up circuits, pull-down circuits, precharging circuits, equalising circuits, for bit lines
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/18—Bit line organisation; Bit line lay-out
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C8/00—Arrangements for selecting an address in a digital store
    • G11C8/08—Word line control circuits, e.g. drivers, boosters, pull-up circuits, pull-down circuits, precharging circuits, for word lines
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C8/00—Arrangements for selecting an address in a digital store
    • G11C8/14—Word line organisation; Word line lay-out
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C8/00—Arrangements for selecting an address in a digital store
    • G11C8/16—Multiple access memory array, e.g. addressing one storage element via at least two independent addressing line groups
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

本发明实施例涉及一种存储单元和静态随机存储器，该存储单元包括：锁存器，所述锁存器提供第一存储位；所述存储单元还包括第一MOS管；所述第一MOS管的栅极连接所述第一存储位，所述第一MOS管的源极连接第一读取线，所述第一MOS管的漏极连接第二读取线；在第一状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线；在第二状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线。本发明实施例的存储单元能够实现读取字线和读取位线互换。

Description

一种存储单元和静态随机存储器
技术领域
本发明涉及存储领域，尤其涉及一种存储单元和静态随机存储器(Static RandomAccess Memory，SRAM)。
背景技术
图1为传统的SRAM的存储单元结构示意图。该存储单元采用普通的六管单元，由6个金属-氧化物-半导体(metal oxide semiconductor，MOS)场效应晶体管构成，MOS场效应晶体管简称为MOS管。参照图1，该存储单元包括两个反相门和两个MOS管。其中，两个反相门由4个MOS管构成，图中的两个反相门构成锁存器，用于存储数据，而图中的两个MOS管用于门控访问。由两个反相门循环相连的锁存器存在两种稳定状态，0和1。其中，A和B为两个状态相反的存储位，例如，当存储位A为逻辑0时，存储位B为逻辑1；当存储位A为逻辑1时，存储位B为逻辑0。使用字线(word_line，WL)来控制存储单元的门控访问，使用位线(bit_line，BL)来进行存储单元的读写。读：拉高WL，从BL中读出位即可。写：拉高WL，拉高或者拉低BL，由于BL的驱动能力比存储单元强，会强制覆盖原来的状态。图1中，bit和nbit均代表位线，位线bit用于读取存储位A的数据，位线nbit用于读取存储位B的数据，通过两者读取的存储单元的数据相反。
图2为传统的SRAM的存储阵列示意图。该存储阵列包括3×3的图1所示的存储单元。针对传统的SRAM进行数据读取时，通常只能读取某一地址的数据，如果想要获取该地址关于矩阵对角线对称地址的数据，需要通过在SRAM外围数字电路的代码中写入算法来处理，这种方式速度慢且功耗和工作负载均较高。
发明内容
本发明实施例提供了一种存储单元和静态随机存储器，能够实现读取字线和读取位线互换，从而能够获取某一地址关于矩阵对角线对称地址的数据，这种方式速度快且功耗和工作负载均较低。
第一方面，提供了一种存储单元，所述存储单元包括锁存器，所述锁存器提供第一存储位；所述存储单元还包括第一MOS管；所述第一MOS管的栅极连接所述第一存储位，所述第一MOS管的源极连接第一读取线，所述第一MOS管的漏极连接第二读取线；在第一状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线；在第二状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线。
本发明实施例，以传统的能够提供存储位的锁存器的结构为基础，增加了一个MOS管，该MOS管的栅极连接存储位，该MOS管的源极和漏极分别连接第一读取线和第二读取线，基于MOS管本身的特性，第一读取线和第二读取线中的任一个均可作为读取位线，另一个作为读取字线，从而实现读取字线和读取位线的可互换，通过改变最底层的硬件存储单元来实现快速的获取某一地址关于矩阵对角线对称地址的数据，而不是在代码层面写入算法，相当于一个硬件加速器，相比在数字电路的代码中写入算法，能极大地提升速度，并极大地降低功耗和工作负载，通常一到两拍(时钟周期)即可完成，而数字电路代码实现可能需要上千拍。
在一种可能的实施方式中，所述第一MOS管为NMOS管或PMOS管。
在一种可能的实施方式中，所述锁存器还提供第二存储位；所述存储单元还包括第二MOS管；所述第二MOS管的栅极连接所述第二存储位，所述第二MOS管的源极连接所述第一读取线，所述第二MOS管的漏极连接所述第二读取线。根据该实施方式，通过一对MOS管分别读取状态相反的两个存储位的数据，能够提高读取数据的准确性。
在一种可能的实施方式中，所述第一MOS管为NMOS管且所述第二MOS管为PMOS管；或，所述第一MOS管为PMOS管且所述第二MOS管为NMOS管。
第二方面，提供了一种静态随机存储器，所述静态随机存储器包括：多个存储单元；所述存储单元包括锁存器，所述锁存器提供第一存储位；所述存储单元还包括第一MOS管；所述第一MOS管的栅极连接所述第一存储位，所述第一MOS管的源极连接第一读取线，所述第一MOS管的漏极连接第二读取线；在第一状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线；在第二状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线；所述多个存储单元构成行列数相同的矩形的存储阵列；所述存储阵列中同一行的所述存储单元连接相同的所述第一读取线；所述存储阵列中同一列的所述存储单元连接相同的所述第二读取线。
本发明实施例，静态随机存储器的存储单元以传统的能够提供存储位的锁存器的结构为基础，增加了一个MOS管，该MOS管的栅极连接存储位，该MOS管的源极和漏极分别连接第一读取线和第二读取线，基于MOS管本身的特性，第一读取线和第二读取线中的任一个均可作为读取位线，另一个作为读取字线，从而实现读取字线和读取位线的可互换，通过改变最底层的硬件存储单元来实现快速的获取某一地址关于矩阵对角线对称地址的数据，而不是在代码层面写入算法，相当于一个硬件加速器，相比在数字电路的代码中写入算法，能极大地提升速度，并极大地降低功耗和工作负载，通常一到两拍(时钟周期)即可完成，而数字电路代码实现可能需要上千拍。
在一种可能的实施方式中，所述第一MOS管为NMOS管或PMOS管。
在一种可能的实施方式中，所述锁存器还提供第二存储位；所述存储单元还包括第二MOS管；所述第二MOS管的栅极连接所述第二存储位，所述第二MOS管的源极连接所述第一读取线，所述第二MOS管的漏极连接所述第二读取线。根据该实施方式，通过一对MOS管分别读取状态相反的两个存储位的数据，能够提高读取数据的准确性。
在一种可能的实施方式中，所述第一MOS管为NMOS管且所述第二MOS管为PMOS管；或，所述第一MOS管为PMOS管且所述第二MOS管为NMOS管。
在一种可能的实施方式中，每个所述存储单元与控制信号相连接；当所述控制信号为第一序列时，将所述存储单元视为所述第一状态；当所述控制信号为第二序列时，将所述存储单元视为所述第二状态。根据该实施方式，通过控制信号来控制静态随机存储器的存储单元的读取状态的切换，简单快速。
在一种可能的实施方式中，所述第一序列的长度为1bit；所述第二序列的长度为1bit；所述第一序列为0且所述第二序列为1，或，所述第一序列为1且所述第二序列为0。根据该实施方式，通过1bit控制信号来控制静态随机存储器的存储单元的读取状态的切换，简单快速。
在一种可能的实施方式中，所述静态随机存储器还包括：第一解码器、第二解码器、第一字线驱动器、第二字线驱动器、第一读出放大器、第二读出放大器和反相器；所述控制信号连接所述第一解码器的使能端、所述第一字线驱动器的使能端和所述第一读出放大器的使能端；所述第一解码器的输入端输入地址值，所述第一解码器的第一输出端输出行号，所述第一解码器的第二输出端输出列号；所述第一解码器的第一输出端连接所述第一读出放大器的控制端，所述第一读出放大器的输入端连接所述第一读取线；所述第一解码器的第二输出端连接所述第一字线驱动器的控制端，所述第一字线驱动器的输出端连接所述第二读取线，所述第一读出放大器的控制端用于控制所述第一读出放大器对至少一个输入端的数据进行放大处理，所述第一字线驱动器的控制端用于控制所述第一字线驱动器的至少一个输出端输出第一逻辑状态；所述控制信号连接所述反相器的输入端，所述反相器的输出端连接所述第二解码器的使能端、所述第二字线驱动器的使能端和所述第二读出放大器的使能端；所述第二解码器的输入端输入地址值，所述第二解码器的第一输出端输出行号，所述第二解码器的第二输出端输出列号；所述第二解码器的第一输出端连接所述第二读出放大器的控制端，所述第二读出放大器的输入端连接所述第二读取线；所述第二解码器的第二输出端连接所述第二字线驱动器的控制端，所述第二字线驱动器的输出端连接所述第一读取线，所述第二读出放大器的控制端用于控制所述第二读出放大器对至少一个输入端的数据进行放大处理，所述第二字线驱动器的控制端用于控制所述第二字线驱动器的至少一个输出端输出所述第一逻辑状态。根据该实施方式，设置两组解码器、字线驱动器和读出放大器，两组解码器、字线驱动器和读出放大器的连线不同，通过控制信号控制其中的一组解码器、字线驱动器和读出放大器工作，从而实现读取字线和读取位线的互换。
在一种可能的实施方式中，所述静态随机存储器还包括：解码器、字线驱动器、读出放大器、与所述存储阵列的行数相同数目个第一选择器、与所述存储阵列的列数相同数目个第二选择器；所述解码器的输入端输入地址值，所述解码器的第一输出端输出行号，所述解码器的第二输出端输出列号；所述解码器的第一输出端连接所述字线驱动器的控制端，所述字线驱动器的控制端用于控制所述字线驱动器的至少一个输出端输出第一逻辑状态，所述解码器的第二输出端连接所述读出放大器的控制端，所述读出放大器的控制端用于控制所述读出放大器对至少一个输入端的数据进行放大处理；所述控制信号连接所述第一选择器和所述第二选择器的控制端；所述第一选择器的第一端口连接所述第一读取线，所述第一选择器的第二端口连接所述第二读取线，所述第一选择器的第三端口连接所述字线驱动器的输出端；其中，所述第一选择器的控制端用于控制所述第一选择器的第一端口与所述第一选择器的第三端口联通，或所述第一选择器的第二端口与所述第一选择器的第三端口联通；所述第二选择器的第一端口连接所述第二读取线，所述第二选择器的第二端口连接所述第一读取线，所述第二选择器的第三端口连接所述读出放大器的输入端；其中，所述第二选择器的控制端用于控制所述第二选择器的第一端口与所述第二选择器的第三端口联通，或所述第二选择器的第二端口与所述第二选择器的第三端口联通。根据该实施方式，通过选择器切换电路的连接方式，从而实现读取字线和读取位线的互换。
第三方面，提供了一种芯片，该芯片包括：上述第二方面的静态随机存储器。
在一种可能的实施方式中，该芯片用于卷积神经网络中的卷积核分解。
附图说明
图1为传统的SRAM的存储单元结构示意图；
图2为传统的SRAM的存储阵列示意图；
图3为本发明实施例提供的一种SRAM的存储单元结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种SRAM的存储单元结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种SRAM的存储单元结构示意图；
图6为本发明实施例提供的传统读取时的存储单元读取示意图；
图7为本发明实施例提供的传统读取时的存储阵列读取示意图；
图8为本发明实施例提供的转序读取时的存储单元读取示意图；
图9为本发明实施例提供的转序读取时的存储阵列读取示意图；
图10为本发明实施例提供的一种控制电路示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种控制电路示意图；
图12为图像矩阵和卷积核矩阵的示意图；
图13为5×5图像矩阵和3×3卷积核矩阵之间的卷积计算示意图。
具体实施方式
本发明实施例，提供了一种存储单元，所述存储单元包括锁存器，所述锁存器提供第一存储位；所述存储单元还包括第一MOS管；所述第一MOS管的栅极连接所述第一存储位，所述第一MOS管的源极连接第一读取线，所述第一MOS管的漏极连接第二读取线；在第一状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线；在第二状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线。
其中，所述锁存器可以但不限于为由两个反相门循环相连构成的锁存器。基于通常的存储单元中包括的锁存器，该锁存器对应的原有的位线和字线不再用于读取数据。
可以理解的是，所述第一MOS管可以为NMOS管或PMOS管。
在一个示例中，所述锁存器还提供第二存储位；所述存储单元还包括第二MOS管；所述第二MOS管的栅极连接所述第二存储位，所述第二MOS管的源极连接所述第一读取线，所述第二MOS管的漏极连接所述第二读取线。根据该实施方式，通过一对MOS管分别读取状态相反的两个存储位的数据，能够提高读取数据的准确性。
在一个示例中，所述第一MOS管为NMOS管且所述第二MOS管为PMOS管；或，所述第一MOS管为PMOS管且所述第二MOS管为NMOS管。
本发明实施例，以传统的能够提供存储位的锁存器的结构为基础，增加了一个MOS管，该MOS管的栅极连接存储位，该MOS管的源极和漏极分别连接第一读取线和第二读取线，基于MOS管本身的特性，第一读取线和第二读取线中的任一个均可作为读取位线，另一个作为读取字线，从而实现读取字线和读取位线的可互换，通过改变最底层的硬件存储单元来实现快速的获取某一地址关于矩阵对角线对称地址的数据，而不是在代码层面写入算法，相当于一个硬件加速器，相比在数字电路的代码中写入算法，能极大地提升速度，并极大地降低功耗和工作负载，通常一到两拍(时钟周期)即可完成，而数字电路代码实现可能需要上千拍。
图3为本发明实施例提供的一种SRAM的存储单元结构示意图。如果两个反向门是按照现有技术的4个MOS管的结构设计的话，那么本发明实施例中的该存储单元可以被视为一种7管单元，在传统的6管单元上增加一个如图所示圆圈中的MOS管，使得该SRAM有传统读取和转序读取两种模式。
下面对图3所示的存储单元的结构进行具体说明，所述存储单元包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管31、第六MOS管32(第五MOS管、第六MOS管又称写MOS管)和第七MOS管33；
其中，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管在图3中未示出，所述第一MOS管和所述第二MOS管组成第一反相门34，所述第三MOS管和所述第四MOS管组成第二反相门35；所述第一反相门34和所述第二反相门35首尾相连构成锁存器，所述第一反相门34的输出端为第一存储位Q，所述第二反相门35的输出端为第二存储位
Figure BDA0001397912260000051
所述第五MOS管31的源极和漏极中的一极与所述第二存储位
Figure BDA0001397912260000052
相连，所述第六MOS管32的源极和漏极中的一极与所述第一存储位Q相连；所述第五MOS管31的栅极和所述第六MOS管32的栅极连接写字线(write word line，WWL)，所述第五MOS管31的源极和漏极中的另一极连接第一写位线(write bit line，WBL)，所述第六MOS管32的源极和漏极中的另一极连接第二写位线(write bit line negate，WBLN)，由于第二写位线与第一写位线的逻辑状态相反，因此本发明实施例中将第一写位线记为WBL，将第二写位线记为WBLN；当将数据写入所述存储单元时，通过所述写字线使所述第五MOS管31和所述第六MOS管32导通，例如，所述写字线WWL为逻辑1，所述第一写位线WBL的逻辑状态为所述数据的逻辑状态，将所述数据写入所述第二存储位
Figure BDA0001397912260000053
或，所述第二写位线WBLN的逻辑状态为所述数据的逻辑状态，将所述数据写入所述第一存储位Q；
可以理解的是，第一状态和第二状态仅用以区分两种不同的读取状态，本发明实施例中并不限定第一状态和第二状态。例如，在第一状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线；在第二状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线。还可以，在第一状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线；在第二状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线。
所述第七MOS管33的栅极连接所述第一存储位Q和所述第二存储位
Figure BDA0001397912260000054
中的一个存储位，所述第七MOS管33的源极和漏极中的一极连接第一读取线L1，所述第七MOS管33的源极和漏极中的另一极连接第二读取线L2；当所述存储单元处于第一读取状态时，所述第一读取线L1为读取位线(RBL_H，其中，H用于标识第一读取状态，第一读取状态可简称为第一状态)，所述第二读取线L2为读取字线(RWL_H)；当所述存储单元处于第二读取状态时，所述第一读取线L1为读取字线(RWL_V，其中，V用于标识第二读取状态，第二读取状态可简称为第二状态)，所述第二读取线L2为读取位线(RBL_V)；当从所述存储单元读取数据时，将所述读取字线(RWL_H或RWL_V)设置为逻辑1，从所述读取位线(RBL_H或RBL_V)读取所述第一存储位Q和所述第二存储位
Figure BDA0001397912260000055
中的一个存储位存储的数据。
其中，可以将第一读取状态称为传统读取，将第二读取状态称为转序读取。WBL和WBLN为正反两路写位线，用于写入存储数据；WWL为写字线，用于写入存储数据时的门控访问；RBL_H为传统读取时的读取位线，用于读出存储数据；RWL_H为传统读取时的读取字线，用于读出存储数据时的门控访问；RWL_V为转序读取时的读取字线，用于读出存储数据时的门控访问；RBL_V为转序读取时的读取位线，用于读出存储数据；传统读取时的读取位线即是转序读取时的读取字线，传统读取时的读取字线即是转序读取时的读取位线；Q和
Figure BDA0001397912260000061
为存储位。外围电路可以设置一个1比特(bit)的控制信号，比如T_EN，通过T_EN控制读取方式为传统读取或转序读取。
图3中，所述第七MOS管33为NMOS管。
本发明的另一个实施例中，图3中的所述第七MOS管33还可以用PMOS管来代替，如图4所示的存储单元。
本发明的又一个实施例中，可在图3或图4所示的存储单元的基础上再增加一个MOS管，如图5所示的存储单元。所述存储单元还包括第八MOS管36；所述第八MOS管36的栅极连接所述第一存储位Q和所述第二存储位
Figure BDA0001397912260000062
中的另一个存储位(例如，当第七MOS管33连接第一存储位Q时，第八MOS管36连接第二存储位
Figure BDA0001397912260000063
)，所述第八MOS管36的源极和漏极中的一极连接所述第一读取线L1，所述第八MOS管36的源极和漏极中的另一极连接所述第二读取线L2(例如，第八MOS管36的源极连接所述第一读取线L1，第八MOS管36的漏极连接所述第二读取线L2)；参照图5，所述第七MOS管33为PMOS管且所述第八MOS管36为NMOS管，可以理解的是，还可以所述第七MOS管33为NMOS管且所述第八MOS管36为PMOS管。根据该实施方式，通过一对MOS管分别读取状态相反的两个存储位的数据，能够提高读取数据的准确性。
在一种可能的实施方式中，所述存储单元与控制信号相连接；当所述控制信号为第一序列时，所述存储单元处于所述第一读取状态，即L1为读取位线，L2为读取字线，通过控制信号控制外围电路拉高L2的电平，从L1中读出数据即可；当所述控制信号为第二序列时，所述存储单元处于所述第二读取状态，即L1为读取字线，L2为读取位线，通过控制信号控制外围电路拉高L1的电平，从L2中读出数据即可。根据该实施方式，通过控制信号来控制存储单元的读取状态的切换，简单快速。
在一种可能的实施方式中，所述第一序列的长度为1bit；所述第二序列的长度为1bit；所述第一序列为0且所述第二序列为1，或，所述第一序列为1且所述第二序列为0。根据该实施方式，通过1bit控制信号来控制存储单元的读取状态的切换，简单快速。
本发明实施例还提供了一种静态随机存储器，所述静态随机存储器包括：多个前面所述的存储单元(例如，图3、图4或图5所示的存储单元)；所述多个存储单元构成行列数相同的矩形的存储阵列；所述存储阵列中同一行的存储单元具有相同的所述第一读取线；所述存储阵列中同一列的存储单元具有相同的所述第二读取线。下面的描述中仅以图3所示的存储单元为例进行说明，其他的存储单元构成的静态随机存储器情况类似，因此不做赘述。
本发明实施例，静态随机存储器的存储单元以传统存储单元的结构为基础，增加了一个MOS管，这个新增的MOS管即所述第七MOS管，由于所述第七MOS管的栅极连接存储位，所述第七MOS管的源极和漏极分别连接第一读取线和第二读取线，基于MOS管本身的特性，第一读取线和第二读取线中的任一个均可作为读取位线，另一个作为读取字线，从而实现读取字线和读取位线的可互换，通过改变最底层的硬件存储单元来实现快速的获取某一地址关于矩阵对角线对称地址的数据，而不是在代码层面写入算法，相当于一个硬件加速器，相比在数字电路的代码中写入算法，能极大地提升速度，通常一到两拍(时钟周期)即可完成，而数字电路代码实现可能需要上千拍，并极大地降低功耗和工作负载。
在一个示例中，每个所述存储单元与控制信号相连接；当所述控制信号为第一序列时，所述存储单元处于所述第一读取状态；当所述控制信号为第二序列时，所述存储单元处于所述第二读取状态。根据该实施方式，通过控制信号来控制静态随机存储器的存储单元的读取状态的切换，简单快速。
在一个示例中，所述第一序列的长度为1bit；所述第二序列的长度为1bit；所述第一序列为0且所述第二序列为1，或，所述第一序列为1且所述第二序列为0。根据该实施方式，通过1bit控制信号来控制静态随机存储器的存储单元的读取状态的切换，简单快速。本发明实施例中仅以控制信号为1bit为例进行说明。
图6为传统读取时的存储单元读取示意图。当读取数据时，若控制信号T_EN＝0，该控制信号驱动控制电路拉高L2的电平并从L1读取数据，此时SRAM读取方式为传统读取：竖着的是读取位线RBL_H，横着的是读取字线RWL_H。使读取字线RWL_H保持为1，如果节点Q存储的值为0，增加的MOS管关闭，那么从读取位线RBL_H读取的数据为0；如果节点Q存储的值为1，增加的MOS管打开，那么从读取位线RBL_H读取的数据为1。图7为传统读取时的存储阵列读取示意图。假设要读取字线编号为0，位线编号为2的存储单元存储的数据，则读取了(RBL_H2,RWL_H0)的数据，即第一排最右边的存储单元的数据。
图8为转序读取时的存储单元读取示意图。当读取数据时，若控制信号T_EN＝1，该控制信号驱动控制电路拉高L1的电平并从L2读取数据，此时SRAM读取方式为转序读取：横着的变成了读取位线RBL_V，竖着变成了读取字线RWL_V。本发明实施例中，并不改变外部送过来的字线和位线的值，而是改变字线位线本身，即互换字线位线。图9为转序读取时的存储阵列读取示意图。假设仍然要读取字线编号为0，位线编号为2的存储单元存储的数据，但是如图9，这时候读取了(RBL_V2,RWL_V0)的数据，即第一列最下面的存储单元存储的数据，即图7中传统读取的存储单元关于矩阵对角线对称位置的存储单元的数据。通过这种方式只需要一拍(即一个时钟周期)就可以读取到某一存储地址关于存储阵列的对角线对称的存储地址的数据，从而能极大地提升速度，并极大地降低功耗和工作负载。
在一种可能的实施方式中，每个所述存储单元与控制信号相连接；当所述控制信号为第一序列时，所述存储单元处于所述第一读取状态；当所述控制信号为第二序列时，所述存储单元处于所述第二读取状态。根据该实施方式，通过控制信号来控制静态随机存储器的存储单元的读取状态的切换，简单快速。
在一种可能的实施方式中，所述第一序列的长度为1bit；所述第二序列的长度为1bit；所述第一序列为0且所述第二序列为1，或，所述第一序列为1且所述第二序列为0。根据该实施方式，通过1bit控制信号来控制静态随机存储器的存储单元的读取状态的切换，简单快速。
本发明实施例中，可以通过控制信号控制存储阵列外围的控制电路来实现静态随机存储器在第一读取状态和第二读取状态之间的切换。
图10为本发明实施例提供的一种控制电路示意图，所述静态随机存储器除了包括存储阵列还包括如下结构的控制电路：第一解码器1001、第二解码器1002、第一字线驱动器1003、第二字线驱动器1004、第一读出放大器1005、第二读出放大器1006和反相器1007；所述控制信号T_EN连接所述第一解码器1001的使能端(a1)、所述第一字线驱动器1003的使能端(a1)和所述第一读出放大器1005的使能端(a1)；所述第一解码器1001的输入端(a2)输入地址值，所述第一解码器1001的第一输出端(a3)输出行号，所述第一解码器1001的第二输出端(a4)输出列号；所述第一解码器1001的第一输出端(a3)连接所述第一读出放大器1005的控制端(a3)，所述第一读出放大器1005的输入端(a10、a11、a12)连接所述第一读取线(即竖着的线L10、L11、L12)；所述第一解码器1001的第二输出端(a4)连接所述第一字线驱动器1003的控制端(a4)，所述第一字线驱动器1003的输出端(a20、a21、a22)连接所述第二读取线(即横着的线L20、L21、L22)，所述第一读出放大器1005的控制端(a3)用于控制所述第一读出放大器1005对至少一个输入端(a10、a11、a12)的数据进行放大处理，所述第一字线驱动器1003的控制端(a4)用于控制所述第一字线驱动器1003的至少一个输出端(a20、a21、a22)输出逻辑1；所述控制信号连接所述反相器1007的输入端，所述反相器1007的输出端连接所述第二解码器1002的使能端(b1)、所述第二字线驱动器1004的使能端(b1)和所述第二读出放大器1006的使能端(b1)；所述第二解码器1002的输入端(b2)输入地址值，所述第二解码器1002的第一输出端(b3)输出行号，所述第二解码器1002的第二输出端(b4)输出列号；所述第二解码器1002的第一输出端(b3)连接所述第二读出放大器1006的控制端(b3)，所述第二读出放大器1006的输入端(b20、b21、b22)连接所述第二读取线(即横着的线L20、L21、L22)；所述第二解码器1002的第二输出端(b4)连接所述第二字线驱动器1004的控制端(b4)，所述第二字线驱动器1004的输出端(b10、b11、b12)连接所述第一读取线(即竖着的线L10、L11、L12)，所述第二读出放大器1006的控制端(b3)用于控制所述第二读出放大器1006对至少一个输入端(b20、b21、b22)的数据进行放大处理，所述第二字线驱动器1004的控制端(b4)用于控制所述第二字线驱动器1004的至少一个输出端(b10、b11、b12)输出逻辑1。根据该实施方式，设置两组解码器、字线驱动器和读出放大器，两组解码器、字线驱动器和读出放大器的连线不同，通过控制信号控制其中的一组解码器、字线驱动器和读出放大器工作，从而实现读取字线和读取位线的互换。
图11为本发明实施例提供的另一种控制电路示意图，所述静态随机存储器除了包括存储阵列还包括如下结构的控制电路：解码器1101、字线驱动器1102、读出放大器1103、与所述存储阵列的行数相同数目个第一选择器1104、与所述存储阵列的列数相同数目个第二选择器1105；所述解码器1101的输入端(c1)输入地址值，所述解码器1101的第一输出端(c2)输出行号，所述解码器1101的第二输出端(c3)输出列号；所述解码器1101的第一输出端(c2)连接所述字线驱动器1102的控制端(c2)，所述字线驱动器1102的控制端(c2)用于控制所述字线驱动器1102的至少一个输出端(c10、c11、c12)输出逻辑1，所述解码器1101的第二输出端(c3)连接所述读出放大器1103的控制端(c3)，所述读出放大器1103的控制端(c3)用于控制所述读出放大器1103对至少一个输入端(c20、c21、c22)的数据进行放大处理；所述控制信号T_EN连接所述第一选择器1104和所述第二选择器1105的控制端(k0)；所述第一选择器1104的第一端口(k1)连接所述第一读取线(即竖着的线L10、L11、L12，例如，由上至下三个第一选择器1104的第一端口(k1)分别连接L10、L11、L12)，所述第一选择器1104的第二端口(k2)连接所述第二读取线(即横着的线L20、L21、L22，例如，由上至下三个第一选择器1104的第二端口(k2)分别连接L20、L21、L22)，所述第一选择器1104的第三端口(k3)连接所述字线驱动器1102的输出端(c10、c11、c12，例如，由上之下三个第一选择器1104的第三端口(k3)分别连接c10、c11、c12)；其中，所述第一选择器1104的控制端(k0)用于控制所述第一选择器1104的第一端口(k1)与所述第一选择器1104的第三端口(k3)联通，或所述第一选择器1104的第二端口(k2)与所述第一选择器1104的第三端口(k3)联通；所述第二选择器1105的第一端口(k1)连接所述第二读取线(即横着的线L20、L21、L22)，所述第二选择器1105的第二端口(k2)连接所述第一读取线(即竖着的线L10、L11、L12)，所述第二选择器1105的第三端口(k3)连接所述读出放大器1103的输入端(c20、c21、c22，例如，由左至右三个第二选择器1105的第三端口(k3)分别连接c20、c21、c22)；其中，所述第二选择器1105的控制端(k0)用于控制所述第二选择器1105的第一端口(k1)与所述第二选择器1105的第三端口(k3)联通，或所述第二选择器1105的第二端口(k2)与所述第二选择器1105的第三端口(k3)联通。根据该实施方式，通过控制信号T_EN控制选择器切换电路的连接方式，从而实现读取字线和读取位线的互换。
本发明实施例中，静态随机存储器可以设置于具有特定功能的芯片中，也可以与上述芯片相独立。上述芯片可以为需要大量快速矩阵计算的芯片。例如，在人工智能领域，卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)芯片中定制的SRAM，可以快速实现卷积核的分解。本发明实施例中的SRAM也可以作为一些加密芯片的SRAM。
下面针对CNN芯片中定制的SRAM，进行一些效果说明。
随着芯片的智能化，在标准单指令多数据流(Single Instruction MultipleData，SIMD)的基础上，CNN由于其特殊的复用机制，可以进一步减少总线上的数据通信。而复用的这一概念，在超大型神经网络中的显得格外重要。对于这些模型中的中后级卷积核，卷积核的参数量可以达3×3×512之巨大，合理地分解这些超大卷积到有效的硬件上成为了一个值得研究的问题。
本发明实施例中提到的这种可转序读取的SRAM，即数据的读取可以是位线和字线互换的，能省去卷积网络中额外的数据整理，减少了CNN的处理功耗，并且就大卷积的结构提供了底层硬件上的思路。
卷积网络是因为“卷积”操作而得名的。卷积的根本目的是从输入图片中提取特征。卷积用一个小方阵的数据学习图像特征，可以保留像素之间的空间关系。如上所述，每个图片都是像素值矩阵。考虑一个5×5的图像，其像素值为0和1，图12中左边的矩阵是图像矩阵，该图像矩阵为灰度图的特例(常规灰度图的像素值取值0-255)，右边的矩阵是卷积核矩阵，该卷积核矩阵为3×3矩阵。图13为5×5图像矩阵和3×3卷积核矩阵之间的卷积计算示意图:左边图像矩阵中每一个3×3的子矩阵与3×3的卷积核矩阵相乘，然后将各个位置相乘的结果相加之和得到的值放到新的矩阵当中，即图13右边的矩阵，这个矩阵便是原始图像矩阵与卷积核矩阵进行卷积操作之后产生的新图像矩阵。
图12和图13中的3x3矩阵也叫“滤波器”、“卷积核”或“特征探测器”，在原图上滑动滤波器、点乘矩阵所得的矩阵称为“卷积特征”、“激励映射”或“特征映射”。滤波器对于原输入图片来说，是个特征探测器。将图片看作一个矩阵，与不同的卷积核矩阵进行卷积操作之后，会得到新的图片，不同的卷积核矩阵将会产生不同的效果。卷积核分解，例如将一个2维的关于对角线对称的卷积核分解成两个一维的卷积核。图像矩阵(设为A)与一个二维卷积核矩阵的卷积(设为C)计算，可以近似成图像矩阵与两个一维卷积核矩阵(设为S1，S2)进行卷积计算，即：
Figure BDA0001397912260000101
将二维卷积核C等效为S1与S2便称为卷积核的分解，S1与S2是关于二维矩阵C对角线对称的一维矩阵。
如果使用传统的SRAM，若要对对卷积核进行分解，即要获取到某一地址关于矩阵对角线对称地址的数据，是没有办法直接获取的，是要通过在SRAM外围数字电路的代码中写入算法来处理的。将本发明实施例的SRAM应用在卷积神经网络芯片中，可以实现快速的卷积核分解，极大的降低卷积核分解这一频繁操作的功耗，同时极大地提升这一操作的速度。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种存储单元，其特征在于，所述存储单元包括锁存器，所述锁存器提供第一存储位；所述存储单元还包括第一MOS管；
所述第一MOS管的栅极连接所述第一存储位，所述第一MOS管的源极连接第一读取线，所述第一MOS管的漏极连接第二读取线；在第一状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线；在第二状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线，所述第一状态和所述第二状态为两种不同的读取状态，所述第一状态为传统读取，所述第二状态为转序读取。
2.如权利要求1所述的存储单元，其特征在于，所述第一MOS管为NMOS管或PMOS管。
3.如权利要求2所述的存储单元，其特征在于，所述锁存器还提供第二存储位；所述存储单元还包括第二MOS管；所述第二MOS管的栅极连接所述第二存储位，所述第二MOS管的源极连接所述第一读取线，所述第二MOS管的漏极连接所述第二读取线。
4.如权利要求3所述的存储单元，其特征在于，所述第一MOS管为NMOS管且所述第二MOS管为PMOS管；或，所述第一MOS管为PMOS管且所述第二MOS管为NMOS管。
5.一种静态随机存储器，其特征在于，所述静态随机存储器包括：多个存储单元；
所述存储单元包括锁存器，所述锁存器提供第一存储位；所述存储单元还包括第一MOS管；
所述第一MOS管的栅极连接所述第一存储位，所述第一MOS管的源极连接第一读取线，所述第一MOS管的漏极连接第二读取线；在第一状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线；在第二状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线，所述第一状态和所述第二状态为两种不同的读取状态，所述第一状态为传统读取，所述第二状态为转序读取；
所述多个存储单元构成行列数相同的矩形的存储阵列；
所述存储阵列中同一行的所述存储单元连接相同的所述第一读取线；
所述存储阵列中同一列的所述存储单元连接相同的所述第二读取线。
6.如权利要求5所述的静态随机存储器，其特征在于，所述第一MOS管为NMOS管或PMOS管。
7.如权利要求6所述的静态随机存储器，其特征在于，所述锁存器还提供第二存储位；所述存储单元还包括第二MOS管；所述第二MOS管的栅极连接所述第二存储位，所述第二MOS管的源极连接所述第一读取线，所述第二MOS管的漏极连接所述第二读取线。
8.如权利要求7所述的静态随机存储器，其特征在于，所述第一MOS管为NMOS管且所述第二MOS管为PMOS管；或，所述第一MOS管为PMOS管且所述第二MOS管为NMOS管。
9.如权利要求5至8中任一项所述的静态随机存储器，其特征在于，每个所述存储单元与控制信号相连接；
当所述控制信号为第一序列时，将所述存储单元视为所述第一状态；
当所述控制信号为第二序列时，将所述存储单元视为所述第二状态，所述第一序列和所述第二序列为两个不同的1bit，且所述第一序列和所述第二序列的长度均为1bit。
10.如权利要求9所述的静态随机存储器，其特征在于，所述第一序列为0且所述第二序列为1，或，所述第一序列为1且所述第二序列为0。
11.如权利要求9所述的静态随机存储器，其特征在于，所述静态随机存储器还包括：
第一解码器、第二解码器、第一字线驱动器、第二字线驱动器、第一读出放大器、第二读出放大器和反相器；
所述控制信号连接所述第一解码器的使能端、所述第一字线驱动器的使能端和所述第一读出放大器的使能端；
所述第一解码器的输入端输入地址值，所述第一解码器的第一输出端输出行号，所述第一解码器的第二输出端输出列号；所述第一解码器的第一输出端连接所述第一读出放大器的控制端，所述第一读出放大器的输入端连接所述第一读取线；所述第一解码器的第二输出端连接所述第一字线驱动器的控制端，所述第一字线驱动器的输出端连接所述第二读取线，所述第一读出放大器的控制端用于控制所述第一读出放大器对至少一个输入端的数据进行放大处理，所述第一字线驱动器的控制端用于控制所述第一字线驱动器的至少一个输出端输出第一逻辑状态；
所述控制信号连接所述反相器的输入端，所述反相器的输出端连接所述第二解码器的使能端、所述第二字线驱动器的使能端和所述第二读出放大器的使能端；
所述第二解码器的输入端输入地址值，所述第二解码器的第一输出端输出行号，所述第二解码器的第二输出端输出列号；所述第二解码器的第一输出端连接所述第二读出放大器的控制端，所述第二读出放大器的输入端连接所述第二读取线；所述第二解码器的第二输出端连接所述第二字线驱动器的控制端，所述第二字线驱动器的输出端连接所述第一读取线，所述第二读出放大器的控制端用于控制所述第二读出放大器对至少一个输入端的数据进行放大处理，所述第二字线驱动器的控制端用于控制所述第二字线驱动器的至少一个输出端输出所述第一逻辑状态。
12.如权利要求9所述的静态随机存储器，其特征在于，所述静态随机存储器还包括：
解码器、字线驱动器、读出放大器、与所述存储阵列的行数相同数目个第一选择器、与所述存储阵列的列数相同数目个第二选择器；
所述解码器的输入端输入地址值，所述解码器的第一输出端输出行号，所述解码器的第二输出端输出列号；所述解码器的第一输出端连接所述字线驱动器的控制端，所述字线驱动器的控制端用于控制所述字线驱动器的至少一个输出端输出第一逻辑状态，所述解码器的第二输出端连接所述读出放大器的控制端，所述读出放大器的控制端用于控制所述读出放大器对至少一个输入端的数据进行放大处理；
所述控制信号连接所述第一选择器和所述第二选择器的控制端；
所述第一选择器的第一端口连接所述第一读取线，所述第一选择器的第二端口连接所述第二读取线，所述第一选择器的第三端口连接所述字线驱动器的输出端；其中，所述第一选择器的控制端用于控制所述第一选择器的第一端口与所述第一选择器的第三端口联通，或所述第一选择器的第二端口与所述第一选择器的第三端口联通；
所述第二选择器的第一端口连接所述第二读取线，所述第二选择器的第二端口连接所述第一读取线，所述第二选择器的第三端口连接所述读出放大器的输入端；其中，所述第二选择器的控制端用于控制所述第二选择器的第一端口与所述第二选择器的第三端口联通，或所述第二选择器的第二端口与所述第二选择器的第三端口联通。
13.一种存储单元，其特征在于，包括锁存器、写MOS管、写字线、写位线、第一读取线和第二读取线，所述锁存器提供第一存储位和第二存储位，所述写位线通过所述写MOS管与所述第一存储位和所述第二存储位相接，所述写字线与所述写MOS管的栅极相连以控制所述写MOS管的导通和关断，所述存储单元还包括第一MOS管，所述第一MOS管的栅极连接所述第一存储位，所述第一MOS管的源极连接所述第一读取线，所述第一MOS管的漏极连接所述第二读取线，在第一状态下，所述第一读取线为读取字线，所述第二读取线为读取位线；在第二状态下，所述第二读取线为读取字线，所述第一读取线为读取位线，所述第一状态和所述第二状态为两种不同的读取状态，所述第一状态为传统读取，所述第二状态为转序读取。
CN201710785410.5A 2017-09-04 2017-09-04 一种存储单元和静态随机存储器 Active CN109427388B (zh)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010961467.8A CN112216323B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种存储单元和静态随机存储器
CN201710785410.5A CN109427388B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种存储单元和静态随机存储器
KR1020227025331A KR20220108197A (ko) 2017-09-04 2018-04-23 메모리 유닛 및 정적 랜덤 액세스 메모리
EP18849945.3A EP3667669A4 (en) 2017-09-04 2018-04-23 STORAGE UNIT AND STATIC DIRECT ACCESS STORAGE
KR1020207008686A KR20200041989A (ko) 2017-09-04 2018-04-23 메모리 유닛 및 정적 랜덤 액세스 메모리
JP2020512869A JP6919950B2 (ja) 2017-09-04 2018-04-23 記憶ユニットおよびスタティックランダムアクセスメモリ
PCT/CN2018/084100 WO2019041840A1 (zh) 2017-09-04 2018-04-23 一种存储单元和静态随机存储器
US16/807,594 US11004502B2 (en) 2017-09-04 2020-03-03 Storage unit and static random access memory
US17/226,614 US11475943B2 (en) 2017-09-04 2021-04-09 Storage unit and static random access memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710785410.5A CN109427388B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种存储单元和静态随机存储器

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010961467.8A Division CN112216323B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种存储单元和静态随机存储器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109427388A CN109427388A (zh) 2019-03-05
CN109427388B true CN109427388B (zh) 2020-09-25

Family

ID=65513350

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710785410.5A Active CN109427388B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种存储单元和静态随机存储器
CN202010961467.8A Active CN112216323B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种存储单元和静态随机存储器

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010961467.8A Active CN112216323B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 一种存储单元和静态随机存储器

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11004502B2 (zh)
EP (1) EP3667669A4 (zh)
JP (1) JP6919950B2 (zh)
KR (2) KR20220108197A (zh)
CN (2) CN109427388B (zh)
WO (1) WO2019041840A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110414677B (zh) * 2019-07-11 2021-09-03 东南大学 一种适用于全连接二值化神经网络的存内计算电路
CN116136835B (zh) * 2023-04-19 2023-07-18 中国人民解放军国防科技大学 一种三进二出数值获取方法、装置及介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130107610A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Globalfoundries Inc. Sram cell with individual electrical device threshold control
CN104900258A (zh) * 2014-03-07 2015-09-09 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用于静态随机存储器的存储单元和静态随机存储器
CN105575421A (zh) * 2014-10-13 2016-05-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 静态随机存储器

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61246996A (ja) * 1985-04-24 1986-11-04 Agency Of Ind Science & Technol 直交メモリ
JPS63140483A (ja) * 1986-12-03 1988-06-13 Nec Corp メモリ回路
JPH03192595A (ja) * 1989-12-21 1991-08-22 Nec Corp メモリセルとメモリ集積回路
JP3039967B2 (ja) * 1990-08-03 2000-05-08 株式会社日立製作所 半導体装置
JP3114305B2 (ja) * 1991-11-29 2000-12-04 川崎製鉄株式会社 記憶装置及びそのアドレス指定方法
JPH0637302A (ja) * 1992-07-14 1994-02-10 Mitsuteru Kimura トンネルトランジスタ
JPH1064256A (ja) 1996-08-20 1998-03-06 Sony Corp 半導体記憶装置
US6005794A (en) * 1997-06-27 1999-12-21 Texas Instruments Incorporated Static memory with low power write port
US6314047B1 (en) * 1999-12-30 2001-11-06 Texas Instruments Incorporated Low cost alternative to large dual port RAM
US6905937B2 (en) 2001-06-28 2005-06-14 Sharp Laboratories Of America, Inc. Methods of fabricating a cross-point resistor memory array
US20030031072A1 (en) 2001-08-08 2003-02-13 Eliel Louzoun Memory with row-wise write and column-wise read
US9052944B2 (en) 2002-07-16 2015-06-09 Oracle America, Inc. Obstruction-free data structures and mechanisms with separable and/or substitutable contention management mechanisms
US20040053510A1 (en) * 2002-09-16 2004-03-18 Little Casey J. System for and method of unlimited voltage multi ported sram cells
US6906937B1 (en) * 2003-03-21 2005-06-14 Netlogic Microsystems, Inc. Bit line control circuit for a content addressable memory
US7499315B2 (en) * 2003-06-11 2009-03-03 Ovonyx, Inc. Programmable matrix array with chalcogenide material
JP4330396B2 (ja) * 2003-07-24 2009-09-16 株式会社ルネサステクノロジ 半導体記憶装置
CN101346772B (zh) * 2005-12-27 2012-05-09 富士通株式会社 存储电路及控制该存储电路的方法
ITRM20060074A1 (it) * 2006-02-15 2007-08-16 Micron Technology Inc Circuito per dati a latch singolo in un dispositivo di memoria volatile e delle a piu livelli
US7468902B2 (en) * 2006-09-27 2008-12-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. SRAM device with a low operation voltage
US7522451B2 (en) * 2006-10-26 2009-04-21 Macronix International Co., Ltd. High program speed MLC memory
KR101295775B1 (ko) * 2006-11-24 2013-08-20 삼성전자주식회사 커패시터리스 동적 반도체 메모리 장치 및 그 동작 방법
US7525868B2 (en) * 2006-11-29 2009-04-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multiple-port SRAM device
JP2008198242A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US7630272B2 (en) * 2007-02-19 2009-12-08 Freescale Semiconductor, Inc. Multiple port memory with prioritized world line driver and method thereof
US7671422B2 (en) * 2007-05-04 2010-03-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Pseudo 6T SRAM cell
US8120989B2 (en) * 2007-06-25 2012-02-21 Qualcomm Incorporated Concurrent multiple-dimension word-addressable memory architecture
US7924588B2 (en) 2007-12-03 2011-04-12 International Business Machines Corporation Content addressable memory with concurrent two-dimensional search capability in both row and column directions
JP2009238332A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Renesas Technology Corp 半導体記憶装置
GB2460049A (en) * 2008-05-13 2009-11-18 Silicon Basis Ltd Reading from an SRAM cell using a read bit line
US7835175B2 (en) * 2008-10-13 2010-11-16 Mediatek Inc. Static random access memories and access methods thereof
US8111542B2 (en) * 2008-11-19 2012-02-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. 8T low leakage SRAM cell
US8144540B2 (en) * 2009-04-14 2012-03-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Two-port 8T SRAM design
JP2010277634A (ja) * 2009-05-28 2010-12-09 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JP4901927B2 (ja) * 2009-09-08 2012-03-21 株式会社東芝 半導体記憶装置
JP5278971B2 (ja) * 2010-03-30 2013-09-04 独立行政法人産業技術総合研究所 Ｓｒａｍ装置
TWI441185B (zh) * 2010-05-12 2014-06-11 Ind Tech Res Inst 非揮發性靜態隨機存取記憶體及其操作方法
US8363454B2 (en) * 2011-01-28 2013-01-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. SRAM bit cell
US8339838B2 (en) * 2011-01-31 2012-12-25 Freescale Semiconductor, Inc. In-line register file bitcell
US8531873B2 (en) * 2011-05-08 2013-09-10 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Ultra low power SRAM cell circuit with a supply feedback loop for near and sub threshold operation
TWI470631B (zh) * 2011-06-01 2015-01-21 Univ Nat Chiao Tung 雙埠次臨界靜態隨機存取記憶體單元
US8522178B2 (en) * 2011-09-07 2013-08-27 Apple Inc. Re-modeling a memory array for accurate timing analysis
US8526228B2 (en) * 2012-01-06 2013-09-03 International Business Machines Corporation 8-transistor SRAM cell design with outer pass-gate diodes
US8804406B2 (en) * 2012-05-30 2014-08-12 Lsi Corporation Conditional read-assist feature to accelerate access time in an electronic device
US8907428B2 (en) * 2012-11-20 2014-12-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Cell circuits and layouts used in write tracking circuits and read tracking circuits
KR20140092537A (ko) * 2013-01-16 2014-07-24 삼성전자주식회사 메모리 셀 및 이를 포함하는 메모리 장치
US8995176B2 (en) * 2013-03-07 2015-03-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Dual-port SRAM systems
US9275710B2 (en) * 2013-08-30 2016-03-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Three dimensional cross-access dual-port bit cell design
US9263122B2 (en) * 2013-10-21 2016-02-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Data-controlled auxiliary branches for SRAM cell
US9875789B2 (en) * 2013-11-22 2018-01-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. 3D structure for advanced SRAM design to avoid half-selected issue
US9202552B2 (en) * 2013-12-13 2015-12-01 Globalfoundries Inc. Dual port SRAM bitcell structures with improved transistor arrangement
US9142285B2 (en) * 2013-12-13 2015-09-22 National Chiao Tung University Multi-port SRAM with shared write bit-line architecture and selective read path for low power operation
US9378812B2 (en) * 2014-04-30 2016-06-28 Freescale Semiconductor, Inc. Non-volatile memory using bi-directional resistive elements
US9536596B2 (en) * 2014-08-26 2017-01-03 Qualcomm Incorporated Three-port bit cell having increased width
FR3027443B1 (fr) * 2014-10-17 2016-11-25 Commissariat Energie Atomique Cellule memoire a transistors de lecture de type tfet et mosfet
JP2016126809A (ja) * 2015-01-06 2016-07-11 株式会社東芝 半導体記憶装置とその駆動方法
US9524972B2 (en) * 2015-02-12 2016-12-20 Qualcomm Incorporated Metal layers for a three-port bit cell
JP6378123B2 (ja) * 2015-04-02 2018-08-22 株式会社東芝 半導体記憶装置
CN105097022B (zh) * 2015-05-25 2017-12-08 江苏时代全芯存储科技有限公司 非挥发性记忆单元以及非挥发性记忆装置
KR102325602B1 (ko) * 2015-07-06 2021-11-12 삼성전자주식회사 데이터를 병렬적으로 처리하는 장치 및 방법
CN106601287B (zh) * 2015-10-15 2020-04-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 静态随机存取存储器单元、静态随机存取存储器及电子装置
JP6807725B2 (ja) * 2015-12-22 2021-01-06 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、表示パネル、及び電子機器
WO2017111798A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Intel Corporation High retention time memory element with dual gate devices
KR101855846B1 (ko) * 2015-12-29 2018-05-09 포항공과대학교 산학협력단 수직적층구조의 3차원 정적램 코어 셀 및 그를 포함하는 정적램 코어 셀 어셈블리
CN108475521B (zh) * 2016-01-15 2022-07-05 索尼公司 半导体电路、驱动方法和电子设备
US10050042B2 (en) * 2016-01-29 2018-08-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. SRAM cell and logic cell design
US9721645B1 (en) * 2016-01-29 2017-08-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. SRAM arrays and methods of manufacturing same
WO2017164859A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 Intel Corporation Nonvolatile sram
CN105976858B (zh) * 2016-07-05 2018-11-02 苏州无离信息技术有限公司 一种可在较低电压下稳定工作的sram存储单元
US9997236B1 (en) * 2016-12-12 2018-06-12 Stmicroelectronics International N.V. Read assist circuit with process, voltage and temperature tracking for a static random access memory (SRAM)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130107610A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Globalfoundries Inc. Sram cell with individual electrical device threshold control
CN104900258A (zh) * 2014-03-07 2015-09-09 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用于静态随机存储器的存储单元和静态随机存储器
CN105575421A (zh) * 2014-10-13 2016-05-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 静态随机存储器

Also Published As

Publication number Publication date
US20210295906A1 (en) 2021-09-23
EP3667669A4 (en) 2020-10-21
CN109427388A (zh) 2019-03-05
EP3667669A1 (en) 2020-06-17
KR20220108197A (ko) 2022-08-02
JP2020532819A (ja) 2020-11-12
WO2019041840A1 (zh) 2019-03-07
US11004502B2 (en) 2021-05-11
US11475943B2 (en) 2022-10-18
CN112216323A (zh) 2021-01-12
CN112216323B (zh) 2024-06-14
US20200202922A1 (en) 2020-06-25
KR20200041989A (ko) 2020-04-22
JP6919950B2 (ja) 2021-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11355167B2 (en) Circuits and methods for in-memory computing
US11151439B2 (en) Computing in-memory system and method based on skyrmion racetrack memory
US11568223B2 (en) Neural network circuit
US11727261B2 (en) Static random-access memory for deep neural networks
CN111652363B (zh) 存算一体电路
TWI750038B (zh) 記憶體裝置、計算裝置及計算方法
US11580059B2 (en) Multi-port memory architecture for a systolic array
CN113688984B (zh) 一种基于磁性随机存储器的存内二值化神经网络计算电路
CN113467751A (zh) 一种基于磁性随机存储器的模拟域存内计算阵列结构
CN114937470B (zh) 基于多比特sram单元的定点全精度存内计算电路
US11475943B2 (en) Storage unit and static random access memory
CN108712621B (zh) 一种基于忆阻和cmos的运动目标检测电路
CN115588446A (zh) 一种存储运算电路、存内计算电路及其芯片
CN111045727B (zh) 一种基于非易失性内存计算的处理单元阵列及其计算方法
CN114895869B (zh) 一种带符号的多比特存内计算装置
US20230068645A1 (en) Memory device and method for computing-in-memory (cim)
CN106251892B (zh) 大容量存储器
KR102216625B1 (ko) 전치 읽기를 지원하는 sram 셀 및 그를 이용한 sram
JP3061060B2 (ja) マルチポートメモリ
US11935586B2 (en) Memory device and method for computing-in-memory (CIM)
WO2022183314A1 (zh) 一种存储器
CN115620779A (zh) 一种应用于单比特神经网络的存内计算单元
CN118711630A (zh) 基于14t-tfet-sram单元电路的带符号乘法与乘累加运算电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant