JP2000298995A - Analog associative memory and analog operation element - Google Patents

Analog associative memory and analog operation element

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JP2000298995A
JP2000298995A JP11105256A JP10525699A JP2000298995A JP 2000298995 A JP2000298995 A JP 2000298995A JP 11105256 A JP11105256 A JP 11105256A JP 10525699 A JP10525699 A JP 10525699A JP 2000298995 A JP2000298995 A JP 2000298995A
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mos transistor
analog data
gate
transistor
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Hisanobu Sugiyama
寿伸 杉山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable performing accurate operation without being affected by parasitic capacity of a wiring part and the like in an analog associative memory performing picture operation processing obtaininfg difference between reference data and input data with an analog value and using sum of absolute values of difference between this reference data and input data. SOLUTION: Analog storage elements A11-Amn are provided at one side of a differential amplifier circuit having a load circuit of a current mirror type. A value corresponding to reference analog data is stored in this analog storage elements A11-Amn. And a value corresponding to input data is given to the other input of the differential amplifier circuit. And a value corresponding to difference between a value corresponding to reference analog data and a value corresponding to input analog data is outputted by this differential amplifier circuit. Sum of absolute values of difference between reference data and input data can be obtained accurately and at high speed with simple constitution accurately by using such an analog associative memory.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、画像の特徴抽出
や動きベクトルの検出に用いて好適なアナログ連想メモ
リに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an analog associative memory suitable for extracting features of an image and detecting a motion vector.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像の特徴抽出や動きベクトルの検出等
の信号処理では、入力データとリファレンスデータとの
差分の絶対値和(Manhattan 距離)を求め、この入力デ
ータとリファレンスデータとの差分の絶対値和が最小と
なるようなアドレスを探索するようなテンプレートマッ
チングの手法が用いられている。このようなテンプレー
トマッチングによる画像処理は、従来、ディジタル信号
処理で行なわれている。ところが、画像処理では、数種
の画像パターンや物体形状の特徴ベクトルをリファレン
スエリアに大量に保持しておき、新たに得られた画像情
報と最も類似しているデータを高速に検索する必要があ
り、ディジタル信号処理でこのような処理を行なうと、
リファレンスデータエリアが大きくなればなる程、検索
に要する時間が長くなるという問題がある。このため、
リファレンスデータエリアを大きくした場合には、高速
な演算速度が要求される。
2. Description of the Related Art In signal processing such as image feature extraction and motion vector detection, an absolute value sum (Manhattan distance) of a difference between input data and reference data is obtained, and an absolute difference between the input data and the reference data is calculated. A template matching method for searching for an address that minimizes the value sum is used. Image processing by such template matching is conventionally performed by digital signal processing. However, in image processing, it is necessary to hold a large number of feature vectors of several types of image patterns and object shapes in a reference area, and to quickly search for data most similar to newly obtained image information. When such processing is performed by digital signal processing,
There is a problem that as the reference data area becomes larger, the time required for the search becomes longer. For this reason,
When the reference data area is enlarged, a high calculation speed is required.

【0003】これに対して、最近、これらの信号処理を
アナログ信号のまま大規模、並列的に行なうことによ
り、信号処理に要する時間を格段に短くし、なおかつ、
信号処理デバイスの消費電力を削減し、チップ面積を小
さくしようとする技術が注目されている。その中でも、
入力アナログデータとリファレンスアナログデータとの
差分の絶対値和を演算し、最も小さいベククトルを検出
するアナログ連想メモリ(Analog Content Addressable
Memory CAM)は、画像の特徴抽出や動き検出等で用
いられるテンプレートマッチングの手法において高速な
演算処理を可能にする手段として注目されている。
On the other hand, recently, by performing these signal processings in large scale and in parallel with analog signals, the time required for the signal processing is remarkably shortened.
A technique for reducing the power consumption of a signal processing device and reducing the chip area has attracted attention. Among them,
An analog content addressable memory (Analog Content Addressable) that calculates the absolute sum of the difference between the input analog data and the reference analog data and detects the smallest vector
Memory CAM) has attracted attention as a means for enabling high-speed arithmetic processing in a template matching method used for image feature extraction, motion detection, and the like.

【0004】アナログ連想メモリでは、並列処理が可能
である。このために、検索時間はデータエリアの大きさ
に依存しなくなり、リファレンステータエリアが大きく
なる程、ディジタル信号処理と比較した場合の計算時間
が速くなるという利点がある。
The analog associative memory allows parallel processing. For this reason, the search time does not depend on the size of the data area, and the larger the reference data area, the faster the calculation time as compared with digital signal processing.

【0005】従来のアナログ連想メモリは、図18に示
すように、スタックゲート型NMOSトランジスタST
R51及びSTR52をアナログ演算素子として用いて
おり、そのコントロールゲートとトランジスタチャンネ
ル間に形成されるキャパシタを利用して、入力データと
リファレンスデータとの差分をアナログ値で求めてい
る。
As shown in FIG. 18, a conventional analog associative memory has a stacked gate type NMOS transistor ST.
R51 and STR52 are used as analog operation elements, and the difference between input data and reference data is obtained as an analog value using a capacitor formed between the control gate and the transistor channel.

【0006】1)ISSCC 1997 TP2.4 P44 2)IEDM1994 P449 3)IEEE Micro October 1996 P20 4)IEDM 1997 P337 すなわち、スタックゲート型MOSトランジスタは、図
19に示すように、N型基板上51のPウェル52に、
ドレイン53とソース54を形成し、これに対して、フ
ローティングゲート55と、コントロールゲート56と
を設けたものである。このスタックゲート型MOSトラ
ンジスタのコントロールゲート55とトランジスタチャ
ンネル間はキャパシタとして働き、このキャパシタの電
荷のチャージ量Qchは、図20に示すように、(Vg −
Vt )に比例する。
1) ISSCC 1997 TP2.4 P44 2) IEDM1994 P449 3) IEEE Micro October 1996 P20 4) IEDM 1997 P337 That is, as shown in FIG. 19, as shown in FIG. In the well 52,
A drain 53 and a source 54 are formed, and a floating gate 55 and a control gate 56 are provided for this. A capacitor acts between the control gate 55 of the stack gate type MOS transistor and the transistor channel as a capacitor. The charge amount Qch of the capacitor is, as shown in FIG.
Vt).

【0007】ここで、Vg はコントロールゲート56の
電位、Vt はトランジスタのスレショルド電圧である。
また、図20において、横軸はコントロールゲート56
の電位、縦軸はコントロールゲートとトランジスタチャ
ネル間のキャパシタの電荷のチャージ量を示している。
Here, Vg is the potential of the control gate 56, and Vt is the threshold voltage of the transistor.
In FIG. 20, the horizontal axis represents the control gate 56.
The vertical axis indicates the amount of charge of the capacitor between the control gate and the transistor channel.

【0008】よって、コントロールゲート電位Vg を入
力データのアナログ値、フローティングゲートへの注入
電荷によって決まるVt をストアされるリファレンスデ
ータのアナログ値に対応させれば、入力データとリファ
レンスデータとのアナログ値の差分がコントロールゲー
ト55とトランジスタチャンネル間に形成されるキャパ
シタの電荷のチャージ量Qchとして得られる。
Therefore, if the control gate potential Vg is made to correspond to the analog value of the input data, and Vt determined by the charge injected into the floating gate is made to correspond to the analog value of the reference data to be stored, the analog value of the input data and the reference data will The difference is obtained as the charge amount Qch of the charge of the capacitor formed between the control gate 55 and the transistor channel.

【0009】ここで、入力データのレベルをVin、スト
アされているリファレンスデータのレベルをVstore と
すると、スレショルド値Vt が最小値Vtminであったと
きには、コントロールゲート電位Vg 及びスレショルド
電圧Vt は、 Vg =Vtmin+Vin Vt =Vtmin+Vstore となり、差分値 Vg −Vt =Vin−Vstore となる。
Here, assuming that the level of the input data is Vin and the level of the stored reference data is Vstore, when the threshold value Vt is the minimum value Vtmin, the control gate potential Vg and the threshold voltage Vt become Vg = Vtmin + Vin Vt = Vtmin + Vstore, and the difference value Vg-Vt = Vin-Vstore.

【0010】しかしながら、このとき差分値が得られる
のは、コントロールゲート電位Vgがスレショルド電圧
Vt より大きい(Vg ≧Vt )場合のみである。コント
ロールゲート電位Vg がスレショルド電圧Vt より小さ
い(Vg <Vt )場合には、演算が行なえない。
However, at this time, the difference value is obtained only when the control gate potential Vg is larger than the threshold voltage Vt (Vg ≧ Vt). If the control gate potential Vg is smaller than the threshold voltage Vt (Vg <Vt), the operation cannot be performed.

【0011】そこで、コントロールゲート電位Vg がス
レショルド電圧Vt より小さい(Vg <Vt )場合でも
演算が可能となるように、図18に示すように、相補的
に2つのスタックゲート型トランジスタSTR51及び
STR52が用意される。
Therefore, as shown in FIG. 18, two stack gate type transistors STR51 and STR52 are complementarily provided as shown in FIG. 18 so that the operation can be performed even when the control gate potential Vg is smaller than the threshold voltage Vt (Vg <Vt). Be prepared.

【0012】そして、一方のスタックゲート型トランジ
スタSTR51には、 Vt =Vtmin+Vstore となるように、リファレンスデータがストアされ、コン
トロールゲート電位Vgがスレショルド電圧Vt より大
きい(Vg >Vt )場合に、 Vg −Vt =Vin−Vstore として、差分のアナログ値に相当するチャージ量Qchが
得られる。
Reference data is stored in one of the stacked gate type transistors STR51 so that Vt = Vtmin + Vstore, and when the control gate potential Vg is larger than the threshold voltage Vt (Vg> Vt), Vg-Vt = Vin-Vstore, the charge amount Qch corresponding to the analog value of the difference is obtained.

【0013】他方のスタックゲート型トランジスタST
R52には、 Vt ’=Vtmax−Vstore (VtmaxはVt の最大値)となるようにリファレンス信
号がストアされる。これにより、コントロールゲートへ
の印加電圧は、 Vg ’=Vtmmax +Vin となり、コントロールゲート電位Vg がスレショルド電
圧Vt より小さい(Vg<Vt )場合に、 Vt ’−Vg =Vstore −Vin として、差分のアナログ値に相当するチャージ量Qchが
得られる。
The other stack gate type transistor ST
The reference signal is stored in R52 such that Vt '= Vtmax-Vstore (Vtmax is the maximum value of Vt). As a result, the voltage applied to the control gate becomes Vg '= Vtmmax + Vin. When the control gate potential Vg is smaller than the threshold voltage Vt (Vg <Vt), Vt'-Vg = Vstore-Vin, and the analog value of the difference is obtained. Is obtained.

【0014】これにより、Vin、Vstore の大きさに関
わらず、差分絶対値和 |Vin−Vsore| に相当するチャージ量Qchが得られる。
Thus, a charge amount Qch corresponding to the sum of absolute differences | Vin−Vsore | is obtained irrespective of the magnitudes of Vin and Vstore.

【0015】このように、チャージ量Qchとして得られ
たリファレンスデータと入力データとの差分のアナログ
値は、演算増幅器OP51、キャパシタC51、リセッ
ト用のスイッチS51とからなる積分器61により電圧
値に変換されて取り出される。
As described above, the analog value of the difference between the reference data and the input data obtained as the charge amount Qch is converted into a voltage value by the integrator 61 including the operational amplifier OP51, the capacitor C51, and the reset switch S51. It is taken out.

【0016】このように、2つのスタックゲート型トラ
ンジスタSTR51及びSTR52からなるアナログ演
算素子AF、AF、…は、図21に示すように、マトリ
クス状に配設される。この各アナログ演算素子AF、A
F、…で、リファレンスデータと入力データとの差分が
チャージ量Qchとして求められ、行毎に演算増幅器OP
51とキャパシタC51によって構成される積分器61
に供給される。各アナログ演算素子によって演算された
差分絶対値に対応するチャージ量Qchは、この積分器に
より加算され、その差分絶対値和は、行毎に電圧値とし
て出力される。
In this manner, the analog operation elements AF, AF,... Including the two stacked gate transistors STR51 and STR52 are arranged in a matrix as shown in FIG. These analog arithmetic elements AF, A
F,..., The difference between the reference data and the input data is obtained as the charge amount Qch, and the operational amplifier OP
51 and an integrator 61 constituted by a capacitor C51
Supplied to The charge amount Qch corresponding to the difference absolute value calculated by each analog calculation element is added by this integrator, and the sum of the difference absolute values is output as a voltage value for each row.

【0017】積分器61の出力値は、後段に配されたW
TA(Winner Take All )回路62、PQ(Priority Q
ueue)回路63、出力ROM64を通じて、最終的に
は、最も差分の絶対値和が小さいアドレスが出力され
る。
The output value of the integrator 61 is W
TA (Winner Take All) circuit 62, PQ (Priority Q)
ueue) Finally, an address having the smallest absolute value sum of the differences is output through the circuit 63 and the output ROM 64.

【0018】このように、メモリアレイの行方向にリフ
ァレンスベクトルを形成して、列方向により入力ベクト
ルに対応した信号を印加すれば、最も距離の小さいベク
トルの検索を高速に行なうことができる。
As described above, if the reference vector is formed in the row direction of the memory array and a signal corresponding to the input vector is applied in the column direction, the search for the vector having the shortest distance can be performed at high speed.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のアナ
ログ連想メモリでは、演算の信号源として、コントロー
ルゲートとトランジスタチャンネル間に形成されるキャ
パシタの電荷のチャージ量Qchを利用している。このよ
うな電荷は、トランジスタ若しくは配線部の寄生容量の
影響を受けやすく、信号のダイナミックレンジを劣化さ
せる原因となる。また、これらの寄生容量は、素子の微
細化と共に顕著になるので、将来的な大容量、高集積化
には不利になる。
However, in the conventional analog associative memory, the charge amount Qch of the capacitor formed between the control gate and the transistor channel is used as a signal source for the operation. Such charges are easily affected by the parasitic capacitance of the transistor or the wiring portion, and cause deterioration of the dynamic range of a signal. Further, these parasitic capacitances become remarkable with miniaturization of elements, which is disadvantageous for future large capacity and high integration.

【0020】したがって、この発明の目的は、配線部の
寄生容量等の影響を受けずに、精度の良い演算が行なえ
るアナログ連想メモリ及びアナログ演算素子を提供する
ことにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an analog associative memory and an analog arithmetic element capable of performing an accurate arithmetic operation without being affected by a parasitic capacitance or the like of a wiring portion.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、第1
のアナログデータと第2のアナログデータとの差分を求
めるアナログ演算素子をマトリクス状に配列するように
したアナログ連想メモリにおいて、アナログ演算素子
は、カレントミラー型の負荷回路を有する差動増幅回路
の一方にアナログ記憶素子を設けるように構成されてお
り、アナログ記憶素子に第2のアナログデータに対応す
る値を記憶させ、差動増幅回路の他方の入力に第1のア
ナログデータに対応する値を与え、差動増幅回路により
第2のアナログデータに対応する値と第1のアナログデ
ータに対応する値との差分に対応する値を出力させるよ
うにしたアナログ連想メモリである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided the following:
An analog associative memory in which analog arithmetic elements for obtaining a difference between the analog data and the second analog data are arranged in a matrix, wherein the analog arithmetic element is one of a differential amplifier circuit having a current mirror type load circuit. And a value corresponding to the second analog data is stored in the analog storage element, and a value corresponding to the first analog data is given to the other input of the differential amplifier circuit. An analog content addressable memory configured to output a value corresponding to a difference between a value corresponding to the second analog data and a value corresponding to the first analog data by a differential amplifier circuit.

【0022】請求項3の発明は、カレントミラー型の負
荷回路を有する差動増幅回路の一方にアナログ記憶素子
を設け、アナログ記憶素子に第2のアナログデータに対
応する値を記憶させ、差動増幅回路の他方の入力に第1
のアナログデータに対応する値を与え、差動増幅回路に
より第2のアナログデータに対応する値と第1のアナロ
グデータに対応する値との差分に対応する値を出力させ
るようにしたアナログ演算素子である。
According to a third aspect of the present invention, an analog storage element is provided in one of the differential amplifier circuits having a current mirror type load circuit, and a value corresponding to the second analog data is stored in the analog storage element. The first input to the other input of the amplifier circuit
Analog operation element for giving a value corresponding to the analog data of the above and outputting a value corresponding to the difference between the value corresponding to the second analog data and the value corresponding to the first analog data by the differential amplifier circuit It is.

【0023】請求項5の発明は、第1のアナログデータ
と第2のアナログデータとの差分を求めるアナログ演算
素子をマトリクス状に配列するようにしたアナログ連想
メモリにおいて、アナログ演算素子は、MOSトランジ
スタとスタックゲート型MOSトランジスタとからなる
差動増幅回路と、第1のMOSトランジスタとスタック
ゲート型MOSトランジスタとからなる差動増幅回路と
基準電位間に接続されたカレントミラー型の負荷回路
と、MOSトランジスタのゲートから導出された第1の
入力端子と、スタックゲート型MOSトランジスタのコ
ントロールゲートから導出された第2の入力端子と、カ
レントミラー型の負荷回路とスタックゲート型MOSト
ランジスタとの接続点から導出された出力端子とを備
え、スタックゲート型MOSトランジスタのフローティ
ングゲート電位を、所定の電位をコントロールゲートに
印加したときに第2のアナログデータの値になるように
設定しておき、第1の入力端子に第1のアナログデータ
に応じた値を印加し、第2の入力端子に所定の電位を印
加し、出力端子から第2のアナログデータの値と第1の
アナログデータの値と差分に対応する電流を出力させる
ようにしたアナログ連想メモリである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an analog associative memory in which analog arithmetic elements for obtaining a difference between the first analog data and the second analog data are arranged in a matrix. And a current mirror type load circuit connected between a differential amplifier circuit including a first MOS transistor and a stack gate type MOS transistor and a reference potential; A first input terminal derived from the gate of the transistor, a second input terminal derived from the control gate of the stacked gate MOS transistor, and a connection point between the current mirror type load circuit and the stacked gate MOS transistor. Derived output terminal, stack gate type The floating gate potential of the OS transistor is set to be the value of the second analog data when a predetermined potential is applied to the control gate, and a value corresponding to the first analog data is input to the first input terminal. , A predetermined potential is applied to the second input terminal, and a current corresponding to the difference between the value of the second analog data and the value of the first analog data is output from the output terminal. It is.

【0024】請求項11の発明は、MOSトランジスタ
とスタックゲート型MOSトランジスタとからなる差動
増幅回路と、第1のMOSトランジスタとスタックゲー
ト型MOSトランジスタとからなる差動増幅回路と基準
電位間に接続されたカレントミラー型の負荷回路と、M
OSトランジスタのゲートから導出された第1の入力端
子と、スタックゲート型MOSトランジスタのコントロ
ールゲートから導出された第2の入力端子と、カレント
ミラー型の負荷回路とスタックゲート型MOSトランジ
スタとの接続点から導出された出力端子とを備え、スタ
ックゲート型MOSトランジスタのフローティングゲー
ト電位を、所定の電位をコントロールゲートに印加した
ときに第2のアナログデータの値になるように設定して
おき、第1の入力端子に第1のアナログデータに応じた
値を印加し、第2の入力端子に所定の電位を印加し、出
力端子から第2のアナログデータの値と第1のアナログ
データの値と差分に対応する電流を出力させるようにし
たアナログ演算素子である。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a differential amplifier comprising a MOS transistor and a stack gate type MOS transistor, and a differential amplifier comprising a first MOS transistor and a stack gate type MOS transistor and a reference potential. A connected current mirror type load circuit;
A first input terminal derived from the gate of the OS transistor, a second input terminal derived from the control gate of the stacked gate MOS transistor, and a connection point between the current mirror type load circuit and the stacked gate MOS transistor And a floating gate potential of the stack gate type MOS transistor is set to be a value of the second analog data when a predetermined potential is applied to the control gate. A value corresponding to the first analog data is applied to the input terminal of the first analog data, a predetermined potential is applied to the second input terminal, and the difference between the value of the second analog data and the value of the first analog data is output from the output terminal. Is an analog operation element configured to output a current corresponding to.

【0025】請求項15の発明は、第1のアナログデー
タと第2のアナログデータとの差分を求めるアナログ演
算素子をマトリクス状に配列するようにしたアナログ連
想メモリにおいて、アナログ演算素子は、第1のMOS
トランジスタと第2のMOSトランジスタとからなる差
動増幅回路と、第1のMOSトランジスタと第2のMO
Sトランジスタとからなる差動増幅回路と基準電位間に
接続されたカレントミラー型の負荷回路と、第2のMO
Sトランジスタのゲートに対するソースフォロワ回路を
構成するスタックゲート型MOSトランジスタと、第1
のMOSトランジスタのゲートから導出された第1の入
力端子と、スタックゲート型MOSトランジスタのコン
トロールゲートから導出された第2の入力端子と、スタ
ックゲート型MOSトランジスタのドレインから導出さ
れた第3の入力端子と、カレントミラー型の負荷回路と
第2のMOSトランジスタとの接続点から導出された出
力端子とを備え、スタックゲート型MOSトランジスタ
のスレショルド電圧を、所定の電位をコントロールゲー
トに印加したときに第2のアナログデータの値になるよ
うに設定しておき、第1の入力端子に第1のアナログデ
ータに応じた値を印加し、第2の入力端子に所定の電位
を印加し、出力端子から第2のアナログデータの値と第
1のアナログデータの値と差分に対応する電流を出力さ
せるようにしたアナログ連想メモリである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an analog associative memory in which analog arithmetic elements for obtaining a difference between the first analog data and the second analog data are arranged in a matrix. MOS
A differential amplifier circuit comprising a transistor and a second MOS transistor; a first MOS transistor and a second MO transistor.
A current mirror type load circuit connected between a differential amplifier circuit comprising an S transistor and a reference potential;
A stack gate type MOS transistor forming a source follower circuit for the gate of the S transistor;
A first input terminal derived from the gate of the MOS transistor, a second input terminal derived from the control gate of the stacked gate MOS transistor, and a third input derived from the drain of the stacked gate MOS transistor Terminal, and an output terminal derived from a connection point between the current mirror type load circuit and the second MOS transistor. When a threshold voltage of the stack gate type MOS transistor is applied to a control gate at a predetermined potential, The value is set so as to be the value of the second analog data, a value corresponding to the first analog data is applied to the first input terminal, a predetermined potential is applied to the second input terminal, and the output terminal A current corresponding to the difference between the value of the second analog data and the value of the first analog data. A log associative memory.

【0026】請求項21の発明は、第1のMOSトラン
ジスタと第2のMOSトランジスタとからなる差動増幅
回路と、第1のMOSトランジスタと第2のMOSトラ
ンジスタとからなる差動増幅回路と基準電位間に接続さ
れたカレントミラー型の負荷回路と、第2のMOSトラ
ンジスタのゲートに対するソースフォロワ回路を構成す
るスタックゲート型MOSトランジスタと、第1のMO
Sトランジスタのゲートから導出された第1の入力端子
と、スタックゲート型MOSトランジスタのコントロー
ルゲートから導出された第2の入力端子と、スタックゲ
ート型MOSトランジスタのドレインから導出された第
3の入力端子と、カレントミラー型の負荷回路と第2の
MOSトランジスタとの接続点から導出された出力端子
とを備え、スタックゲート型MOSトランジスタのスレ
ショルド電圧を、所定の電位をコントロールゲートに印
加したときに第2のアナログデータの値になるように設
定しておき、第1の入力端子に第1のアナログデータに
応じた値を印加し、第2の入力端子に所定の電位を印加
し、出力端子から第2のアナログデータの値と第1のア
ナログデータの値と差分に対応する電流を出力させるよ
うにしたアナログ演算素子。
According to a twenty-first aspect of the present invention, a differential amplifier circuit comprising a first MOS transistor and a second MOS transistor, a differential amplifier circuit comprising a first MOS transistor and a second MOS transistor, and a reference A current mirror type load circuit connected between the potentials, a stack gate type MOS transistor forming a source follower circuit for the gate of the second MOS transistor, and a first MO transistor
A first input terminal derived from the gate of the S transistor, a second input terminal derived from the control gate of the stacked gate MOS transistor, and a third input terminal derived from the drain of the stacked gate MOS transistor And an output terminal derived from a connection point between the current mirror type load circuit and the second MOS transistor. When a predetermined potential is applied to the control gate, the threshold voltage of the stacked gate type MOS transistor is increased. 2, a value corresponding to the first analog data is applied to the first input terminal, and a predetermined potential is applied to the second input terminal. An analog that outputs a current corresponding to the difference between the value of the second analog data and the value of the first analog data Calculated element.

【0027】請求項25の発明は、第1のアナログデー
タと第2のアナログデータとの差分を求めるアナログ演
算素子をマトリクス状に配列するようにしたアナログ連
想メモリにおいて、アナログ演算素子は、MOSトラン
ジスタとスタックゲート型MOSトランジスタとからな
る差動増幅回路と、第1のMOSトランジスタとスタッ
クゲート型MOSトランジスタとからなる差動増幅回路
と基準電位間に接続されたカレントミラー型の負荷回路
と、スタックゲート型MOSトランジスタのフローティ
ングゲートとMOSトランジスタとの間に設けられたス
イッチングトランジスタと、MOSトランジスタのゲー
トから導出された第1の入力端子と、スタックゲート型
MOSトランジスタのコントロールゲートから導出され
た第2の入力端子と、カレントミラー型の負荷回路とス
タックゲート型MOSトランジスタとの接続点から導出
された出力端子とを備え、スイッチングトランジスタを
介してスタックゲート型MOSトランジスタのフローテ
ィングゲート電位を、所定の電位をコントロールゲート
に印加したときに第2のアナログデータの値になるよう
に設定しておき、第1の入力端子に第1のアナログデー
タに応じた値を印加し、第2の入力端子に所定の電位を
印加し、出力端子から第2のアナログデータの値と第1
のアナログデータの値と差分に対応する電流を出力させ
るようにしたアナログ連想メモリである。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided an analog associative memory in which analog arithmetic elements for obtaining a difference between the first analog data and the second analog data are arranged in a matrix. A differential amplifier circuit comprising a first MOS transistor and a stack gate type MOS transistor; a current mirror type load circuit connected between a first amplifier transistor and a stack gate type MOS transistor; A switching transistor provided between the floating gate of the gate type MOS transistor and the MOS transistor; a first input terminal derived from the gate of the MOS transistor; and a second input terminal derived from the control gate of the stacked gate type MOS transistor. Input terminal An output terminal derived from a connection point between the current mirror type load circuit and the stack gate type MOS transistor. The floating gate potential of the stack gate type MOS transistor is supplied to the control gate via the switching transistor. It is set so as to be the value of the second analog data when applied, a value corresponding to the first analog data is applied to the first input terminal, and a predetermined potential is applied to the second input terminal The value of the second analog data and the first
Is an analog associative memory configured to output a current corresponding to the value of the analog data and the difference.

【0028】請求項30の発明は、MOSトランジスタ
とスタックゲート型MOSトランジスタとからなる差動
増幅回路と、第1のMOSトランジスタとスタックゲー
ト型MOSトランジスタとからなる差動増幅回路と基準
電位間に接続されたカレントミラー型の負荷回路と、ス
タックゲート型MOSトランジスタのフローティングゲ
ートとMOSトランジスタとの間に設けられたスイッチ
ングトランジスタと、MOSトランジスタのゲートから
導出された第1の入力端子と、スタックゲート型MOS
トランジスタのコントロールゲートから導出された第2
の入力端子と、カレントミラー型の負荷回路とスタック
ゲート型MOSトランジスタとの接続点から導出された
出力端子とを備え、スイッチングトランジスタを介して
スタックゲート型MOSトランジスタのフローティング
ゲート電位を、所定の電位をコントロールゲートに印加
したときに第2のアナログデータの値になるように設定
しておき、第1の入力端子に第1のアナログデータに応
じた値を印加し、第2の入力端子に所定の電位を印加
し、出力端子から第2のアナログデータの値と第1のア
ナログデータの値と差分に対応する電流を出力させるよ
うにしたアナログ演算素子である。
According to a thirtieth aspect of the present invention, there is provided a differential amplifier comprising a MOS transistor and a stack gate type MOS transistor, and a differential amplifier comprising a first MOS transistor and a stack gate type MOS transistor and a reference potential. A connected current mirror type load circuit, a switching transistor provided between the floating gate and the MOS transistor of the stack gate type MOS transistor, a first input terminal derived from the gate of the MOS transistor, and a stack gate. Type MOS
The second derived from the control gate of the transistor
And an output terminal derived from a connection point between the current mirror type load circuit and the stack gate type MOS transistor. The floating gate potential of the stack gate type MOS transistor is set to a predetermined potential via a switching transistor. Is set to be the value of the second analog data when applied to the control gate, a value corresponding to the first analog data is applied to the first input terminal, and a predetermined value is applied to the second input terminal. Is applied to output an electric current corresponding to the difference between the value of the second analog data and the value of the first analog data from the output terminal.

【0029】カレントミラー型の負荷回路を有する差動
増幅回路の一方にアナログ記憶素子が設けられ、このア
ナログ記憶素子にリファレンスアナログデータに対応す
る値が記憶され、差動増幅回路の他方の入力に、入力ア
ナログデータに対応する値が与えられ、この差動増幅回
路によりリファレンスアナログデータに対応する値と入
力アナログデータに対応する値との差分に対応する値が
出力されるようなアナログ演算素子をマトリク状に配設
して、アナログ連想メモリが構成される。このようなア
ナログ連想メモリを用いると、構成が簡単で、精度良
く、高速に、リファレンスデータと入力データとの差分
の絶対値和を求めることができる。
An analog storage element is provided on one side of a differential amplifier circuit having a current mirror type load circuit, a value corresponding to reference analog data is stored in this analog storage element, and the other input of the differential amplifier circuit is provided on the other input. , An analog operation element that is provided with a value corresponding to the input analog data and outputs a value corresponding to a difference between the value corresponding to the reference analog data and the value corresponding to the input analog data by the differential amplifier circuit. By disposing them in a matrix, an analog associative memory is formed. When such an analog content addressable memory is used, the absolute value sum of the difference between the reference data and the input data can be obtained with a simple configuration, with high accuracy, and at high speed.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について、
以下の順序で図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Description will be made with reference to the drawings in the following order.

【0031】1.アナログ連想メモリの第1の実施形態 1−1.アナログ連想メモリの第1の実施形態の全体構
成 1−2.アナログ演算素子の第1の例 1−3.アナログ演算素子の第1の例の動作 1−4.アナログ連想メモリの第1の実施形態の変形例 1−5.電流−電圧変換回路の一例 1−6.差分の絶対値和を求めるための回路の一例 2.アナログ連想メモリの第2の実施形態 2−1.アナログ連想メモリの第2の実施形態の全体構
成 2−2.アナログ演算素子の第2の例 2−3.アナログ演算素子の第2の例の動作 2−4.アナログ連想メモリの第2の実施形態の変形例 3.アナログ連想メモリの第3の実施形態 3−1.アナログ連想メモリの第3の実施形態の全体構
成 3−2.アナログ演算素子の第3の例 3−3.アナログ演算素子の第3の例の動作 3−4.アナログ連想メモリの第3の実施形態の変形例 4.応用例。
1. First embodiment of analog associative memory 1-1. Overall configuration of first embodiment of analog associative memory 1-2. First example of analog operation element 1-3. Operation of first example of analog operation element 1-4. Modified example of first embodiment of analog associative memory 1-5. Example of current-voltage conversion circuit 1-6. 1. An example of a circuit for obtaining the absolute value sum of the difference Second embodiment of analog associative memory 2-1. Overall configuration of second embodiment of analog associative memory 2-2. Second example of analog operation element 2-3. Operation of second example of analog operation element 2-4. 2. Modified example of second embodiment of analog associative memory Third embodiment of analog associative memory 3-1. Overall configuration of third embodiment of analog associative memory 3-2. Third example of analog operation element 3-3. Operation of third example of analog operation element 3-4. 3. Modification of the third embodiment of the analog associative memory Application example.

【0032】1.アナログ連想メモリの第1の実施形態 1−1.アナログ連想メモリの第1の実施形態の全体構
成 図1は、この発明が適用されたアナログ連想メモリの第
1の実施の形態を示すものである。図1において、A1
1〜Amnはアナログ演算素子である。アナログ演算素
子A11〜Amnは、アナログ値のリファレンスデータ
とアナログ値の入力データとの差分をアナログ値で求め
るアナログ演算素子である。
1. First embodiment of analog associative memory 1-1. FIG. 1 shows an analog associative memory according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, A1
1 to Amn are analog operation elements. The analog operation elements A11 to Amn are analog operation elements that calculate the difference between the reference data of the analog value and the input data of the analog value by the analog value.

【0033】各アナログ演算素子A11〜Amnは、図
2に示すように、NMOSトランジスタTR1、TR
2、TR3、TR4と、スタックゲート型のNMOSト
ランジスタSTR1とから構成されている。
As shown in FIG. 2, each of the analog operation elements A11 to Amn includes NMOS transistors TR1 and TR1.
2, TR3 and TR4, and a stack gate type NMOS transistor STR1.

【0034】すなわち、図2は、図1におけるアナログ
演算素子A11、A12、…、A21、A22、…の部
分を詳細に示したものである。図2のアナログ演算素子
A11、A12、…、A21、A22、…において、N
MOSトランジスタTR1と、スタックゲート型トラン
ジスタSTR1とから差動増幅回路が構成される。この
トランジスタTR1及びスタックゲート型トランジスタ
STR1とからなる差動増幅回路と、電源ラインとの間
に、素子を選択するためのトランジスタTR4が接続さ
れる。また、トランジスタTR1及びスタックゲート型
トランジスタSTR1とからなる差動増幅回路と接地間
に、トランジスタTR2とトランジスタTR3とからな
るカレントミラー回路が接続される。
That is, FIG. 2 shows the details of the analog operation elements A11, A12,..., A21, A22,. In the analog operation elements A11, A12,..., A21, A22,.
The MOS transistor TR1 and the stack gate type transistor STR1 form a differential amplifier circuit. A transistor TR4 for selecting an element is connected between the power supply line and a differential amplifier circuit including the transistor TR1 and the stack gate transistor STR1. Further, a current mirror circuit including a transistor TR2 and a transistor TR3 is connected between the ground and a differential amplifier circuit including the transistor TR1 and the stack gate transistor STR1.

【0035】トランジスタTR1のゲートからは、デー
タを入力するための端子IN1が導出される。スタック
ゲート型トランジスタSTR1のコントロールゲートか
らは、リファレンスデータを記憶させるための端子IN
2が導出される。スタックゲート型トランジスタSTR
1とトランジスタTR3との接続点からは、電流出力を
得るための端子OUT1が導出される。なお、端子OU
T1は、リファレンスデータの書き込み時にバイアス電
圧を印加するのにも用いられる。トランジスタTR4の
ゲートからは、素子を選択するための端子IN3が導出
される。
A terminal IN1 for inputting data is derived from the gate of the transistor TR1. From the control gate of the stacked gate transistor STR1, a terminal IN for storing reference data is stored.
2 is derived. Stack gate type transistor STR
A terminal OUT1 for obtaining a current output is derived from a connection point between the transistor 1 and the transistor TR3. The terminal OU
T1 is also used to apply a bias voltage when writing reference data. A terminal IN3 for selecting an element is derived from the gate of the transistor TR4.

【0036】図1に示すように、アナログ演算素子A1
1〜Amnは、(m×n)の2次元マトリクス状に配設
される。行方向に並ぶアナログ演算素子A11〜Am
1、A12〜Am2、A1n〜Amnから導出される端
子IN1は、入力データラインSL1〜SLnに夫々接
続される。また、行方向に並ぶアナログ演算素子A11
〜Am1、A12〜Am2、A1n〜Amnから導出さ
れる端子IN2は、リファレンスデータラインRL1〜
RLnに夫々接続される。
As shown in FIG. 1, the analog operation element A1
1 to Amn are arranged in a (m × n) two-dimensional matrix. Analog arithmetic elements A11 to Am arranged in the row direction
1, terminals IN1 derived from A12 to Am2 and A1n to Amn are connected to input data lines SL1 to SLn, respectively. Further, the analog operation elements A11 arranged in the row direction
Am1, A12 to Am2, and terminals IN2 derived from A1n to Amn are connected to reference data lines RL1 to RL1.
RLn.

【0037】列方向に並ぶアナログ演算素子A11〜A
1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amnから導出さ
れる端子OUT1は、データラインDL1〜DLmに夫
々接続される。また、列方向に並ぶアナログ演算素子A
11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amnか
ら導出される端子IN3は、セレクトラインSWL1〜
SWLmに夫々接続される。
Analog arithmetic elements A11 to A arranged in the column direction
Terminals OUT1 derived from 1n, A21 to A2n,..., Am1 to Amn are connected to the data lines DL1 to DLm, respectively. Further, the analog operation elements A arranged in the column direction
Terminals IN3 derived from 11 to A1n, A21 to A2n,..., Am1 to Amn are connected to select lines SWL1 to SWL1.
SWLm.

【0038】データラインDL1〜DLmの終端には、
電流−電圧変換回路CV1、CV2、…、CVmが夫々
接続される。電流−電圧変換回路CV1〜CVmによ
り、列方向に並ぶアナログ演算素子A11〜A1n、A
21〜A2n、…、Am1〜Amnの電流出力が夫々加
算され、電圧出力に変換される。
At the ends of the data lines DL1 to DLm,
The current-voltage conversion circuits CV1, CV2,..., CVm are respectively connected. Analog operation elements A11 to A1n, A arranged in the column direction by current-voltage conversion circuits CV1 to CVm.
, Am1 to Amn are respectively added and converted into voltage outputs.

【0039】電流−電圧変換回路CV1〜CVmの出力
がWTA(Winner Take All )回路1に供給される。W
TA回路1の出力がPQ(Priority Que)回路2に供給
される。PQ回路2の出力がROM回路3に供給され
る。ROM3の出力が出力端子4から出力される。
The outputs of the current-voltage conversion circuits CV1 to CVm are supplied to a WTA (Winner Take All) circuit 1. W
The output of the TA circuit 1 is supplied to a PQ (Priority Que) circuit 2. The output of the PQ circuit 2 is supplied to the ROM circuit 3. The output of the ROM 3 is output from the output terminal 4.

【0040】図1に示すアナログ連想メモリにおいて、
画像の特徴抽出や動きベクトルの検出等の信号処理を行
なう場合には、アナログ値のリファレンスデータは、ベ
クトル(DRm1,DRm2,…DRmn)を形成し
て、各アナログ演算素子A11〜A1n、A21〜A2
n、…、Am1〜Amnに記憶される。
In the analog content addressable memory shown in FIG.
When performing signal processing such as image feature extraction and motion vector detection, the analog value reference data forms vectors (DRm1, DRm2,... DRmn), and the analog arithmetic elements A11 to A1n, A21 to A21. A2
,..., Am1 to Amn.

【0041】リファレンスデータが各アナログ演算素子
A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amn
に記憶されたら、入力信号ベクトル(DI1,DI2,
…DIm)が入力データラインSL1〜SLnを通じて
供給される。
Reference data is stored in each of the analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,..., Am1 to Amn.
Is stored in the input signal vector (DI1, DI2,
.. DIm) are supplied through the input data lines SL1 to SLn.

【0042】画像の特徴抽出や動きベクトルの検出等の
信号処理を行なう場合には、選択された列のアナログ演
算素子A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜
Amnで、入力データ(DI1、DI2、…、DIn)
と、リファレンスデータ(DRm1、DRm2、…、D
Rmn)との差分が求められる。この各列のアナログ演
算素子A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜
Amnの入力データと、リファレンスデータとの差分の
値が加算され、この差分値の和が電流−電圧変換回路C
V1、CV2、…、CVmから出力される。
When performing signal processing such as image feature extraction and motion vector detection, the analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
Amn, input data (DI1, DI2, ..., DIn)
, And reference data (DRm1, DRm2,..., D
Rmn). The analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
The difference value between the input data of Amn and the reference data is added, and the sum of the difference values is used as the current-voltage conversion circuit C
V1, CV2,..., CVm.

【0043】電流−電圧変換回路CV1、CV2、…、
CVmの出力がWTA回路1、PQ(Priority Que)回
路2、ROM回路3に供給され、これらの入力データと
リファレンスデータとの差分の絶対値和が最小となるア
ドレスが求められる。この入力データとリファレンスデ
ータとの差分の絶対値和が最小となるアドレスから、動
きベクトルの検出や画像の特徴抽出が行なわれる。
The current-voltage conversion circuits CV1, CV2,.
The output of CVm is supplied to a WTA circuit 1, a PQ (Priority Que) circuit 2, and a ROM circuit 3, and an address at which the sum of absolute differences between the input data and the reference data is minimized is obtained. From the address where the sum of absolute values of the difference between the input data and the reference data is the smallest, detection of a motion vector and extraction of image features are performed.

【0044】1−2.アナログ演算素子の第1の例 このように、図1及び図2に示すアナログ連想メモリで
は、トランジスタTR1〜TR4と、スタックゲート型
トランジスタSTR1とから構成されているアナログ演
算素子A11〜Amnがマトリクス状に配列される。こ
れらのアナログ演算素子A11〜Amnにより、入力デ
ータとリファレンスデータとの差分が求められる。この
ようにして求められた入力データとリファレンスデータ
との差分の和から、画像の特徴抽出や動きベクトルの算
出が行なわれる。
1-2. First Example of Analog Arithmetic Element As described above, in the analog associative memory shown in FIGS. 1 and 2, the analog arithmetic elements A11 to Amn including the transistors TR1 to TR4 and the stack gate type transistor STR1 are arranged in a matrix. It is arranged in. The difference between the input data and the reference data is obtained by these analog operation elements A11 to Amn. Image feature extraction and motion vector calculation are performed from the sum of the differences between the input data and the reference data thus obtained.

【0045】このように、入力データとリファレンスデ
ータとの差分を求めるアナログ演算素子A11〜Amn
の構成について、更に詳述する。
As described above, the analog arithmetic elements A11 to Amn for obtaining the difference between the input data and the reference data
Will be described in more detail.

【0046】図3は、アナログ演算素子の構成の第1の
例を示すものである。図3に示すように、このアナログ
演算素子は、差動増幅回路のポジティブ側のトランジス
タを、スタックゲート型トランジスタSTR1で置き換
えたような構成となっている。なお、差動増幅回路のポ
ジティブ側を構成するスタックゲート型トランジスタS
TR1と、差動増幅回路のネガティブ側を構成するトラ
ンジスタTR1は、チャンネル幅が同じサイズに設定さ
れる。
FIG. 3 shows a first example of the configuration of the analog operation element. As shown in FIG. 3, the analog operation element has a configuration in which the positive side transistor of the differential amplifier circuit is replaced with a stack gate type transistor STR1. Note that the stack gate type transistor S constituting the positive side of the differential amplifier circuit
The channel width of TR1 and the transistor TR1 forming the negative side of the differential amplifier circuit are set to the same size.

【0047】スタックゲート型トランジスタSTR1
は、図4に示すように、N型基板11上のPウェル12
に、ドレイン13とソース14を形成し、フローティン
グゲート15と、コントロールゲート16とを設けたも
のである。このようなスタックゲート型トランジスタで
は、コントロールゲート16に印加される電圧に応じ
て、フローティングゲート15の電荷の出し入れをし
て、フローティングゲート15の電位を設定して、保持
しておくことができる。
Stack gate type transistor STR1
Is a P-well 12 on an N-type substrate 11 as shown in FIG.
In addition, a drain 13 and a source 14 are formed, and a floating gate 15 and a control gate 16 are provided. In such a stack gate type transistor, the electric charge of the floating gate 15 can be taken in and out according to the voltage applied to the control gate 16, and the potential of the floating gate 15 can be set and held.

【0048】図3において、スタックゲート型トランジ
スタSTR1と、トランジスタTR1とから構成される
差動増幅回路では、ネガティブ側のトランジスタTR1
のゲート電位Vi と、スタックゲート型トランジスタS
TR1のフローティングゲート電位Vf とが一致したと
きに、トランジスタTR1の電流能力とスタックゲート
型トランジスタSTR1の電流能力とが等しくなり、差
動増幅回路の電流出力は「0」になる。したがって、ス
タックゲート型トランジスタSTR1のフローティング
ゲート電位Vf とトランジスタTR1のゲート電位Vi
との差(Vf −Vi )に応じた電流出力Iout をノード
Nout から得ることができる。
In FIG. 3, in a differential amplifier circuit composed of a stack gate type transistor STR1 and a transistor TR1, a negative side transistor TR1
Gate potential Vi and the stack gate type transistor S
When the floating gate potential Vf of TR1 matches, the current capability of the transistor TR1 and the current capability of the stack gate type transistor STR1 become equal, and the current output of the differential amplifier circuit becomes "0". Therefore, the floating gate potential Vf of the stack gate type transistor STR1 and the gate potential Vi of the transistor TR1
, A current output Iout according to the difference (Vf-Vi) can be obtained from the node Nout.

【0049】したがって、例えば、スタックゲート型ト
ランジスタSTR1のコントロールゲートに電源電圧V
ddを印加したときのフローティングゲート電位Vf がリ
ファレンスデータVr に対応するように電流の注入量を
コントロールすれば、スタックゲート型トランジスタS
TR1はリファレンスデータを蓄えるアナログメモリと
して機能するようになる。
Therefore, for example, the power supply voltage V is applied to the control gate of the stack gate type transistor STR1.
If the amount of current injection is controlled so that the floating gate potential Vf when dd is applied corresponds to the reference data Vr, the stacked gate transistor S
TR1 functions as an analog memory for storing reference data.

【0050】このように、トランジスタTR1〜TR4
と、スタックゲート型トランジスタSTR1とから構成
されているアナログ演算素子では、スタックゲート型ト
ランジスタSTR1にリファレンスデータを記憶してお
き、トランジスタTR1に入力データを与えることによ
り、入力データとリファレンスデータとの差分に応じた
電流出力を得ることができる。
As described above, the transistors TR1 to TR4
And an analog operation element composed of a stack gate type transistor STR1, the reference data is stored in the stack gate type transistor STR1, and the input data is given to the transistor TR1 to obtain the difference between the input data and the reference data. Can be obtained.

【0051】1−3.アナログ連想メモリの第1の例の
動作 次に、図1及び図2に示したアナログ連想メモリの各ア
ナログ演算素子A11〜Amnにリファレンスデータを
書き込む場合の動作について説明する。
1-3. Operation of First Example of Analog Associative Memory Next, an operation when reference data is written to each of the analog operation elements A11 to Amn of the analog associative memory shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

【0052】図1及び図2に示したアナログ連想メモリ
の各アナログ演算素子A11〜Amnでは、リファレン
スデータが書き込まれる前に、消去モードに設定され
る。消去モードでは、リファレンスラインRL1、RL
2、…に、20V程度の消去用高電圧Veが供給され
る。
Each of the analog operation elements A11 to Amn of the analog associative memory shown in FIGS. 1 and 2 is set to the erase mode before the reference data is written. In the erase mode, the reference lines RL1, RL
2,... Are supplied with a high erasing voltage Ve of about 20V.

【0053】リファレンスラインRL1、RL2、…に
高電圧Veが供給されると、この高電圧Veは、端子I
N2を介して、アナログ演算素子A11〜Amnのスタ
ックゲート型トランジスタSTR1のコントロールゲー
トに印加されることになる。スタックゲート型トランジ
スタSTR1のコントロールゲートに消去用高電圧Ve
が印加されると、トランジスタの基板よりスタックゲー
ト型トランジスタSTR1のフローティングゲートに電
子が注入され、フローティングゲートの電位は負の電位
にシフトする。
When the high voltage Ve is supplied to the reference lines RL1, RL2,...
The voltage is applied to the control gate of the stack gate type transistor STR1 of the analog operation elements A11 to Amn via N2. High voltage Ve for erasing is applied to the control gate of the stack gate type transistor STR1.
Is applied, electrons are injected into the floating gate of the stacked gate transistor STR1 from the substrate of the transistor, and the potential of the floating gate shifts to a negative potential.

【0054】なお、この時、入力データラインSL1、
SL2、…は0Vとされると共に、セレクトラインSW
L1、SW2、SW3、…は0Vとされ、トランジスタ
TR1及びTR4はオフされる。また、データラインD
Lmも0Vとされる。
At this time, the input data lines SL1,
SL2,... Are set to 0 V and the select line SW
L1, SW2, SW3,... Are set to 0 V, and the transistors TR1 and TR4 are turned off. Data line D
Lm is also set to 0V.

【0055】データを消去した状態では、スタックゲー
ト型トランジスタSTR1のフローティングゲートの電
位は負の電位に大きくシフトしているため、コントロー
ルゲートに電圧Vddが印加されても、スタックゲート型
トランジスタSTR1のチャネルはオフのままであり、
電流は導通しない。
In a state where data is erased, the potential of the floating gate of the stack gate type transistor STR1 is greatly shifted to a negative potential. Therefore, even if the voltage Vdd is applied to the control gate, the channel of the stack gate type transistor STR1 is not changed. Remains off,
Current does not conduct.

【0056】次に、書き込みモードに設定される。書き
込みモードでは、リファレンスデータラインRL1、R
L2、…により、アナログ演算素子A11〜A1n、A
21〜A2n、…、Am1〜Amnのスタックゲート型
トランジスタSTR1のコントロールゲートに、−10
V程度の負電圧が印加される。そして、その状態で、デ
ータラインDL1、DL2、…により、スタックゲート
型トランジスタSTR1のソース拡散層に相当するノー
ドに、6V程度の電位が印加される。
Next, a write mode is set. In the write mode, the reference data lines RL1, R
L2,..., The analog operation elements A11 to A1n, A
-10 to the control gates of the stacked gate transistors STR1 of 21 to A2n,.
A negative voltage of about V is applied. In this state, a potential of about 6 V is applied by the data lines DL1, DL2,... To a node corresponding to the source diffusion layer of the stacked gate transistor STR1.

【0057】このようなバイアス電圧が与えられると、
スタックゲート型トランジスタSTR1のフローティン
グゲート中の電子はソース拡散層に引き抜かれることに
なり、フローティングゲート電位Vf は正にシフトして
くる。
When such a bias voltage is applied,
Electrons in the floating gate of the stack gate type transistor STR1 are extracted to the source diffusion layer, and the floating gate potential Vf shifts positively.

【0058】なお、ここで、バイアス印加時は、入力デ
ータラインSL1、SL2、…及びセレクトラインSW
L1、SW2、…が0Vとされ、トランジスタTR1、
TR4はオフされ、ノードN1、N2(図3参照)はオ
ープン状態とされ、各配線間の貫通電流が防止される。
Here, when the bias is applied, the input data lines SL1, SL2,.
.. Are set to 0 V, and the transistors TR1,
TR4 is turned off, the nodes N1 and N2 (see FIG. 3) are opened, and a through current between the wirings is prevented.

【0059】また、設定上、ノードNout と接地間を、
トランジスタTR3を介して貫通電流が流れ得る場合
は、トランジスタTR3と接地間に貫通電流防止用のト
ランジスタを設けるようにしても良い。
In setting, the distance between the node Nout and the ground is
If a through current can flow through the transistor TR3, a transistor for preventing a through current may be provided between the transistor TR3 and the ground.

【0060】書き込み時には、書き込みのレベルを判定
するために、書き込みモードとベリファイモードとが交
互に繰り返される。このようなベリファイ動作により、
フローティングゲートの電位がリファレンスデータに相
当する所望の書き込みレベルに精度良く合致される。
At the time of writing, the write mode and the verify mode are alternately repeated to determine the write level. By such a verify operation,
The potential of the floating gate is accurately matched to a desired write level corresponding to reference data.

【0061】すなわち、ベリファイモードでは、入力デ
ータラインSL1、SL2、…により、ネガティブ側入
力トランジスタTR1のゲートに、スタックゲート型ト
ランジスタSTR1のフローティングゲートに記憶すべ
きアナログ電位Vr が印加される。そして、リファレン
スデータラインRL1、RL2、…により、スタックゲ
ート型トランジスタSTR1のコントロールゲートに電
源電圧Vddが印加される。セレクトラインSWL1、S
WL2、…により、選択された列のトランジスタTR4
がオンされる。これにより、トランジスタTR1とスタ
ックゲート型トランジスタSTR1との差動増幅回路が
動作される。
That is, in the verify mode, the analog potential Vr to be stored in the floating gate of the stacked gate type transistor STR1 is applied to the gate of the negative input transistor TR1 by the input data lines SL1, SL2,. The power supply voltage Vdd is applied to the control gate of the stacked gate transistor STR1 by the reference data lines RL1, RL2,. Select lines SWL1, S
The transistors TR4 in the column selected by WL2,.
Is turned on. As a result, a differential amplifier circuit including the transistor TR1 and the stack gate transistor STR1 operates.

【0062】この場合、ネガティブ側入力トランジスタ
TR1のゲートにはスタックゲート型トランジスタST
R1のフローティングゲートに記憶すべきアナログ電位
Vrが印加されているので、Vr に相当する電位がスタ
ックゲート型トランジスタSTR1のフローティングゲ
ートに書き込まれると、トランジスタTR1とスタック
ゲート型トランジスタSTR1との電流能力は等しくな
り、出力電流は「0」となる。スタックゲート型トラン
ジスタSTR1のフローティングゲートの電位がVr よ
り低ければ、出力電流は負(電流を取り込む)となる。
スタックゲート型トランジスタSTR1のフローティン
グゲートの電位がVr より高ければ、出力電流は正(電
流を出力する)になる。
In this case, the gate of the negative side input transistor TR1 is connected to the stack gate type transistor ST.
Since the analog potential Vr to be stored is applied to the floating gate of R1, if a potential corresponding to Vr is written to the floating gate of the stacked-gate transistor STR1, the current capabilities of the transistor TR1 and the stacked-gate transistor STR1 become It becomes equal, and the output current becomes “0”. If the potential of the floating gate of the stacked-gate transistor STR1 is lower than Vr, the output current becomes negative (captures current).
If the potential of the floating gate of the stacked gate transistor STR1 is higher than Vr, the output current becomes positive (outputs current).

【0063】スタックゲート型トランジスタSTR1の
フローティングゲートへの最初の書き込みでは、書き込
みは十分ではなく、フローティングゲートの電位はVr
より低くなり、ベリファイを行なうと出力電流は負とな
る。
In the first writing to the floating gate of the stack gate type transistor STR1, the writing is not sufficient, and the potential of the floating gate is Vr
When the verify operation is performed, the output current becomes negative.

【0064】ベリファイ時に出力電流が負のときには、
書き込みモードに再設定され、書き込みバイアスが印加
され、スタックゲート型トランジスタSTR1のフロー
ティングゲートへの書き込みが行なわれる。
When the output current is negative during verification,
The writing mode is reset, a writing bias is applied, and writing to the floating gate of the stacked gate transistor STR1 is performed.

【0065】次の書き込みで、ベリファイを行なったと
きに、書き込みは十分ではなく、出力電流が負となって
いたら、再び書き込みモードに設定され、書き込みバイ
アスが印加され、スタックゲート型トランジスタSTR
1のフローティングゲートへの書き込みが行なわれる。
When the verify operation is performed in the next write operation, the write operation is not sufficient. If the output current is negative, the write mode is set again, a write bias is applied, and the stack gate type transistor STR is turned on.
1 is written to the floating gate.

【0066】以下、同様にして、書き込みバイアスが繰
り返して印加され、その度にベリファイが行なわれる。
Thereafter, similarly, a write bias is repeatedly applied, and verification is performed each time.

【0067】このように書き込みを繰り返していくと、
スタックゲート型トランジスタSTR1のフローティン
グゲート電位が徐々に上昇し、フローティングゲートの
電位はやがてVr に達する。そして、フローティングゲ
ート電位がリファレンスデータの電位Vr よりも高くな
ると、ベリファイ時の出力電流は負から正に変わる。
When writing is repeated as described above,
The floating gate potential of the stacked gate transistor STR1 gradually increases, and the potential of the floating gate eventually reaches Vr. When the floating gate potential becomes higher than the potential Vr of the reference data, the output current at the time of verification changes from negative to positive.

【0068】ベリファイ時の出力電流は負から正に変わ
ったら、フローティングゲートの電位がVr に達っした
として、書き込みが終了される。
When the output current at the time of verification changes from negative to positive, it is assumed that the potential of the floating gate has reached Vr, and the writing is terminated.

【0069】このように、書き込みを繰り返しながらベ
リファイを行い、出力電流が負から正に変化する点を検
出して書き込みを終了させるようにすれば、コントロー
ルゲートに電圧Vddを印加時のスタックゲート型トラン
ジスタSTR1のフローティングゲートの電位をリファ
レンスデータの電位Vr に略等しく設定することができ
る。
As described above, if the verify operation is performed while repeating the write operation and the point where the output current changes from negative to positive is detected and the write operation is terminated, the stack gate type at the time of applying the voltage Vdd to the control gate can be used. The potential of the floating gate of the transistor STR1 can be set substantially equal to the potential Vr of the reference data.

【0070】このようにしてスタックゲート型トランジ
スタSTR1のフローティングゲートの電位に、リファ
レンスデータの電位Vr に相当する電位が書き込まれた
ら、演算モードに設定することができる。
When the potential corresponding to the potential Vr of the reference data is written to the potential of the floating gate of the stack gate type transistor STR1 in this manner, the operation mode can be set.

【0071】演算モードでは、入力データラインSL
1、SL2、…に、入力データに相当するアナログ電位
Vi が印加される。この電位Vi は、端子IN1を介し
て、ネガティブ側入力トランジスタTR1のゲートに印
加される。また、リファレンスデータラインRL1、R
L2、…に、電源電圧Vddが供給される。この電源電圧
Vddは、端子IN2を介して、スタックゲート型トラン
ジスタSTR1のコントロールゲートに印加される。そ
して、セレクトラインSWL1、SWL2、…により、
選択された列のトランジスタTR4がオンされる。
In the operation mode, the input data line SL
The analog potential Vi corresponding to the input data is applied to 1, SL2,. This potential Vi is applied to the gate of the negative-side input transistor TR1 via the terminal IN1. Further, the reference data lines RL1, R
The power supply voltage Vdd is supplied to L2,. This power supply voltage Vdd is applied to the control gate of the stack gate type transistor STR1 via the terminal IN2. Then, by the select lines SWL1, SWL2,...
The transistor TR4 in the selected column is turned on.

【0072】上述したように、スタックゲート型トラン
ジスタSTR1のフローティングゲートには、リファレ
ンスデータに応じたアナログ電位Vr が記憶されてい
る。このため、トランジスタTR1と、スタックゲート
型トランジスタSTR1とからなる差動増幅回路によ
り、リファレンスアナログデータVr と入力アナログデ
ータVi との差分に応じた電流出力が得られる。
As described above, the analog potential Vr corresponding to the reference data is stored in the floating gate of the stack gate type transistor STR1. Therefore, a current output corresponding to the difference between the reference analog data Vr and the input analog data Vi is obtained by the differential amplifier circuit including the transistor TR1 and the stack gate type transistor STR1.

【0073】1−4.アナログ連想メモリの第1の実施
形態の変形例 なお、上述の例では、アナログ連想メモリを構成する各
アナログ演算素子には、1つのリファレンスデータを記
憶しているが、複数のリファレンスデータを記憶できる
ようにしても良い。すなわち、図2に示す例では、リフ
ァレンスデータのメモリとなるトランジスタは1つスタ
ックゲート型トランジスタSTR1であったが、図5に
示す例では、リファレンスデータのメモリとなる3つの
スタックゲート型トランジスタSTR1a、STR1
b、STR1cを並列に接続するようにしている。この
ように、1つの差動増幅回路に対して3つのスタックゲ
ート型トランジスタSTR1a、STR1b、STR1
cを設けると、1つの差動増幅回路に対して、3つのリ
ファレンスデータを保持することが可能となる。このよ
うにすると、リファレンスデータラインRL1a、RL
1b、RL1cにより、随時、演算すべきリファレンス
データを選択することができる。
1-4. Modified Example of First Embodiment of Analog Associative Memory In the above example, one analog data element stores one reference data, but a plurality of reference data can be stored. You may do it. That is, in the example shown in FIG. 2, one transistor serving as the memory for the reference data is the stack gate type transistor STR1, but in the example shown in FIG. 5, three stack gate type transistors STR1a serving as the memory for the reference data are used. STR1
b, STR1c are connected in parallel. Thus, three stack gate type transistors STR1a, STR1b, STR1 are provided for one differential amplifier circuit.
When c is provided, three reference data can be held for one differential amplifier circuit. By doing so, the reference data lines RL1a, RL1
Reference data to be calculated can be selected at any time by 1b and RL1c.

【0074】1−5.電流−電圧変換回路の一例 次に、図1における電流−電圧変換回路CV1、CV
2、CV3、…の構成について説明する。
1-5. Example of Current-to-Voltage Converter Next, the current-to-voltage converters CV1, CV in FIG.
2, CV3,... Will be described.

【0075】図1に示したように、入力データは、列毎
に、入力信号ベクトル(DI1,DI2,…DIn)と
して、入力データラインSL1、SL2、…、SLnを
通じて供給される。そして、列毎に、アナログ演算素子
A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amn
で演算が行なわれる。アナログ演算素子A11〜A1
n、A21〜A2n、…、Am1〜Amnでは、演算出
力が電流値で出力され、この電流値は、電圧−電流変換
回路CV1、CV2、CV3、…で加算されて電圧値に
変換される。この電圧−電流変換回路CV1、CV2、
CV3、…は、図6に示すように構成できる。
As shown in FIG. 1, input data is supplied as input signal vectors (DI1, DI2,... DIn) for each column through input data lines SL1, SL2,. Then, for each column, the analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
The calculation is performed by Analog arithmetic elements A11 to A1
, Am1 to Amn, the operation output is output as a current value, and this current value is added to and converted into a voltage value by voltage-current conversion circuits CV1, CV2, CV3,. The voltage-current conversion circuits CV1, CV2,
CV3,... Can be configured as shown in FIG.

【0076】図6では、図1におけるアナログ演算メモ
リにおいて、同一列に並ぶ演算素子A11〜A1nが示
されている。この同一列に並ぶアナログ演算素子A11
〜A1nの端子OUT1は、データラインDL1に接続
されており、アナログ演算素子A11〜A1nの端子O
UT1からの電流出力は、データラインDL1に供給さ
れる。
FIG. 6 shows the arithmetic elements A11 to A1n arranged in the same column in the analog arithmetic memory of FIG. The analog arithmetic elements A11 arranged in the same column
To A1n are connected to the data line DL1, and the terminals O1 to A1n of the analog operation elements A11 to A1n
The current output from UT1 is supplied to data line DL1.

【0077】電流−電圧変換回路CV1は、演算増幅器
OP1と帰還抵抗R1とから構成されている。データラ
インDL1の出力が演算増幅器OP1の反転入力端子に
供給される。演算増幅器OP1の非反転入力端子には電
圧Vbが印加される。演算増幅器OP1の出力が抵抗R
1を介して演算増幅器OP1の反転入力端子に帰還され
る。
The current-voltage conversion circuit CV1 includes an operational amplifier OP1 and a feedback resistor R1. The output of the data line DL1 is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. The voltage Vb is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1. The output of the operational amplifier OP1 is a resistor R
1 is fed back to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1.

【0078】このような構成では、データラインDL1
に、同一列のアナログ演算素子A11〜A1nの端子O
UT1からの出力電流を加算した電流が流れる。そし
て、演算増幅器OP1の出力は、抵抗R1を介して、演
算増幅器OP1の反転入力端子に帰還され、演算増幅器
OP1の非反転入力端子には、差動増幅回路の出力を固
定する電圧Vbが与えられる。したがって、演算増幅器
OP1からは、アナログ演算素子A11〜A1nの出力
電流を加算した値に相当する電圧出力が得られる。
In such a configuration, the data line DL1
And terminals O of analog operation elements A11 to A1n in the same column.
A current, which is the sum of the output current from UT1, flows. The output of the operational amplifier OP1 is fed back to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1 via the resistor R1, and a voltage Vb for fixing the output of the differential amplifier circuit is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1. Can be Therefore, a voltage output corresponding to a value obtained by adding the output currents of the analog operation elements A11 to A1n is obtained from the operation amplifier OP1.

【0079】1−6差分の絶対値和を求めるための回路
の一例 ところで、図6の例では、電流−電圧変換回路CV1か
らは、アナログ演算素子A11、A12、…、A1nの
コントロールゲートに記憶されている電位vf1、vf2、
vf3、…と、入力アナログデータの電位vi1、vi2、v
i3、…との差分の和(Σ(vfn−vin))が出力され
る。ところが、画像の動きベクトルや特徴抽出の処理で
は、厳密には、差分の絶対値和(Σ|vfn−vin|)を
求める必要がある。
1-6. Example of Circuit for Obtaining Sum of Absolute Values of Difference In the example of FIG. 6, current-voltage conversion circuit CV1 stores the data in the control gates of analog operation elements A11, A12,. Potentials vf1, vf2,
vf3,... and the potentials vi1, vi2, v of the input analog data.
The sum (Σ (vfn−vin)) of the differences with i3,... is output. However, in the process of extracting a motion vector and a feature of an image, it is strictly necessary to obtain the sum of absolute values of the differences (Σ | vfn−vin |).

【0080】図7は、リファレンデータと入力データと
の差分の絶対値和を求めることができるようにしたもの
である。図7では、図1におけるアナログ連想メモリか
ら、同一列に並ぶアナログ演算素子A11〜A1nの部
分が示されている。図1に示した例では、各データの差
分を求めるためのアナログ演算素子は、各要素について
1つ配設されていたが、この例では、差分の絶対値を求
めるために、各要素について2つのアナログ演算素子が
互いに逆極性で設けられる。
FIG. 7 shows a configuration in which the sum of absolute values of differences between reference data and input data can be obtained. FIG. 7 shows portions of the analog operation elements A11 to A1n arranged in the same column from the analog associative memory in FIG. In the example shown in FIG. 1, one analog operation element for obtaining the difference between the data is provided for each element. In this example, however, two analog operation elements are used for obtaining the absolute value of the difference. Two analog operation elements are provided with opposite polarities.

【0081】すなわち、同一列に並ぶアナログ演算素子
として、アナログ演算素子A11a及びA11b、A1
2a及びA12b、…、A1na及びA1nbが設けら
れる。
That is, the analog arithmetic elements A11a and A11b, A1
2a and A12b,..., A1na and A1nb are provided.

【0082】各データについての一方のアナログ演算素
子A11a〜A1naの端子IN1は、入力データライ
ンSL1〜SLnに夫々接続され、端子IN2はリファ
レンスデータラインRL1〜RLnに夫々接続される。
アナログ演算素子A11a〜A1naの端子OUT1
は、スイッチ回路Sa11〜Sa1nに接続される。
The terminal IN1 of one of the analog operation elements A11a to A1na for each data is connected to the input data lines SL1 to SLn, respectively, and the terminal IN2 is connected to the reference data lines RL1 to RLn, respectively.
Terminal OUT1 of analog operation elements A11a to A1na
Are connected to the switch circuits Sa11 to Sa1n.

【0083】これに対して、各データについての他方の
アナログ演算素子A11b〜A1nbの端子IN1は、
リファレンスデータラインRL1〜RLnに夫々接続さ
れ、端子IN2は入力データラインSL1〜SLnに夫
々接続される。アナログ演算素子A11b〜A1nbの
端子OUT1は、スイッチ回路Sb11〜Sb1nに夫
々接続される。
On the other hand, the terminal IN1 of the other analog operation element A11b to A1nb for each data is
The terminals IN2 are connected to the reference data lines RL1 to RLn, respectively, and the terminal IN2 is connected to the input data lines SL1 to SLn, respectively. Terminals OUT1 of the analog operation elements A11b to A1nb are connected to the switch circuits Sb11 to Sb1n, respectively.

【0084】スイッチ回路Sa11〜Sa1nの夫々の
端子bは、書き込みラインW1に接続される。スイッチ
回路Sa11〜Sa1nの夫々の端子aは、カレントミ
ラー回路CM11a〜CM1naの入力側に接続され
る。スイッチ回路Sb11〜Sb1nの夫々の端子b
は、書き込みラインW1に接続される。スイッチ回路S
b11〜Sb1nの夫々の端子aは、カレントミラー回
路CM11b〜CM1nbの入力側に接続される。
Each terminal b of the switch circuits Sa11 to Sa1n is connected to the write line W1. The respective terminals a of the switch circuits Sa11 to Sa1n are connected to the input sides of the current mirror circuits CM11a to CM1na. The respective terminals b of the switch circuits Sb11 to Sb1n
Are connected to the write line W1. Switch circuit S
The respective terminals a of b11 to Sb1n are connected to the input sides of the current mirror circuits CM11b to CM1nb.

【0085】各データについての2つのカレントミラー
回路CM11a及びCM11b〜CM1na及びCM1
nbの出力側は、共にデータラインDL1に接続され
る。データラインDL1の終端に、電流−電圧変換回路
CV1が設けられる。
Two current mirror circuits CM11a and CM11b to CM1na and CM1 for each data
The outputs of nb are both connected to data line DL1. At the end of the data line DL1, a current-voltage conversion circuit CV1 is provided.

【0086】カレントミラー回路CM11a〜CM1n
aは、PMOSトランジスタTR6及びTR7から構成
される。トランジスタTR6及びTR7のソースが電源
ラインに接続される。トランジスタTR6のゲートとT
R7のゲートとが接続されると共に、この接続点がトラ
ンジスタTR6のドレインに接続される。このトランジ
スタTR6のドレインと、トランジスタTR6及びTR
7のゲートとの接続点がカレントミラー回路の入力側と
なる。また、トランジスタTR7のドレインがカレント
ミラー回路の出力側となる。
Current mirror circuits CM11a to CM1n
a is composed of PMOS transistors TR6 and TR7. The sources of the transistors TR6 and TR7 are connected to a power supply line. The gate of the transistor TR6 and T
The gate of R7 is connected, and this connection point is connected to the drain of transistor TR6. The drain of the transistor TR6 and the transistors TR6 and TR
The connection point with the gate 7 is the input side of the current mirror circuit. Further, the drain of the transistor TR7 is the output side of the current mirror circuit.

【0087】カレントミラー回路CM11b〜CM1n
bは、PMOSトランジスタTR8及びTR9から構成
される。トランジスタTR8及びTR9のソースが電源
ラインに接続される。トランジスタTR8のゲートとT
R9のゲートとが接続されると共に、この接続点がトラ
ンジスタTR8のドレインに接続される。このトランジ
スタTR8のドレインと、トランジスタTR8及びTR
9のゲートとの接続点がカレントミラー回路の入力側と
なる。また、トランジスタTR9のドレインがカレント
ミラー回路の出力側となる。
Current mirror circuits CM11b to CM1n
b is composed of PMOS transistors TR8 and TR9. The sources of the transistors TR8 and TR9 are connected to a power supply line. The gate of the transistor TR8 and T
The gate of R9 is connected, and this connection point is connected to the drain of transistor TR8. The drain of this transistor TR8 and the transistors TR8 and TR8
The connection point with the gate 9 is the input side of the current mirror circuit. Further, the drain of the transistor TR9 is the output side of the current mirror circuit.

【0088】このように構成されるカレントミラー回路
CM11a〜CM1na、CM11b〜CM1nbで
は、その入力側が正(電流を流出する)場合にのみ、入
力側の電流と等しい電流が出力側から出力される。
In the current mirror circuits CM11a to CM1na and CM11b to CM1nb thus configured, a current equal to the current on the input side is output from the output side only when the input side is positive (current flows out).

【0089】演算モードでは、スイッチ回路Sa11〜
Sa1n及びスイッチ回路Sb11〜Sb1nは、全
て、a側に設定される。したがって、各データについて
の一方のアナログ演算素子A11a〜A1naの出力
は、スイッチ回路Sa11〜Sa1nを介して、カレン
トミラー回路CM11a〜CM1naに供給される。他
方のアナログ演算素子A11b〜A1nb出力は、スイ
ッチ回路Sb11〜Sb1nを介して、カレントミラー
回路CM11b〜CM1nbに供給される。
In the operation mode, the switch circuits Sa11 to Sa11
Sa1n and the switch circuits Sb11 to Sb1n are all set to the a side. Therefore, the output of one of the analog operation elements A11a to A1na for each data is supplied to the current mirror circuits CM11a to CM1na via the switch circuits Sa11 to Sa1n. The outputs of the other analog operation elements A11b to A1nb are supplied to current mirror circuits CM11b to CM1nb via switch circuits Sb11 to Sb1n.

【0090】各データについての一方のカレントミラー
回路CM11a〜CM1naは、アナログ演算素子A1
1a〜A1naの出力電流が正のときにのみ、アナログ
演算素子A11a〜A1naの出力電流に応じた電流を
データラインDL1に出力する。また、各データについ
ての他方のカレントミラー回路CM11b〜CM1nb
は、アナログ演算素子A11b〜A1nbの出力電流が
正の場合にのみ、アナログ演算素子A11b〜A1nb
の出力電流に応じた電流をデータラインDL1に出力す
る。
One of the current mirror circuits CM11a to CM1na for each data is connected to the analog operation element A1.
Only when the output currents of 1a to A1na are positive, currents corresponding to the output currents of the analog operation elements A11a to A1na are output to the data line DL1. The other current mirror circuits CM11b to CM1nb for each data
Indicates that the analog operation elements A11b to A1nb are output only when the output currents of the analog operation elements A11b to A1nb are positive.
Is output to the data line DL1.

【0091】このように、1つのデータについて、互い
に逆極性で2つのアナログ演算素子A11a〜A1na
及びA11b〜A1nbを設けると共に、これらのアナ
ログ演算素子A11a〜A1na及びA11b〜A1n
bに対して、正の電流出力のときのみ動作する2つのカ
レントミラー回路CM11a〜CM1na及びCM11
b〜CM1nbを設けることにより、差分の絶対値和が
得ることができる。
As described above, for one data, two analog arithmetic elements A11a to A1na having opposite polarities to each other.
And A11b to A1nb, and these analog operation elements A11a to A1na and A11b to A1n
b, two current mirror circuits CM11a to CM1na and CM11 that operate only when a positive current is output.
By providing b to CM1nb, the absolute value sum of the difference can be obtained.

【0092】なお、書き込みモードでは、各アナログ演
算素子A11a〜A1na及びA11b〜A1nbに、
そのスタックゲート型トランジスタSTRのソース拡散
層に、6V程度のバイアス電圧を印加する必要がある。
このため、スイッチ回路Sa11〜Sa1n、Sb11
〜Sb1nが設けられる。そして、書き込みモードで
は、書き込みラインW1を介して、書き込み時に必要な
6V程度のバイアス電圧が印加できるようになってい
る。
In the write mode, the analog operation elements A11a to A1na and A11b to A1nb are
It is necessary to apply a bias voltage of about 6 V to the source diffusion layer of the stack gate type transistor STR.
Therefore, the switch circuits Sa11 to Sa1n, Sb11
To Sb1n. In the write mode, a bias voltage of about 6 V required at the time of writing can be applied via the write line W1.

【0093】2.アナログ連想メモリの第2の実施形態 2−1.アナログ連想メモリの第2の実施形態の全体構
成 図8は、この発明が適用されたアナログ連想メモリの第
2の実施形態を示すものである。図8において、前述の
第1の実施形態と同一部分については、同一の符号が付
されている。
2. Second embodiment of analog associative memory 2-1. Overall Configuration of Second Embodiment of Analog Associative Memory FIG. 8 shows a second embodiment of an analog associative memory to which the present invention is applied. In FIG. 8, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0094】この例では、アナログ演算素子A11〜A
mnは、図9に示すように、NMOSトランジスタTR
11、TR12、TR13、TR14と、スタックゲー
ト型NMOSトランジスタSTR11とから構成されて
いる。
In this example, the analog operation elements A11 to A11
mn is an NMOS transistor TR as shown in FIG.
11, TR12, TR13, TR14, and a stacked gate NMOS transistor STR11.

【0095】すなわち、図9は、図8におけるアナログ
演算素子A11、A12、…、A21、A22、…の部
分を詳細に示したものである。図9のアナログ演算素子
A11、A12、…、A21、A22、…において、N
MOSトランジスタTR11とTR15とから差動増幅
回路が構成される。このトランジスタTR11及びTR
15とからなる差動増幅回路と、電源ラインとの間に、
素子を選択するためのトランジスタTR14が接続され
る。また、トランジスタTR11及びTR15とからな
る差動増幅回路と接地間に、トランジスタTR12とト
ランジスタTR13とからなるカレントミラー回路が接
続される。トランジスタTR15のゲートに、スタック
ゲート型NMOSトランジスタTR11のソースが接続
される。
That is, FIG. 9 shows the details of the analog operation elements A11, A12,..., A21, A22,. In the analog operation elements A11, A12,..., A21, A22,.
The MOS transistors TR11 and TR15 form a differential amplifier circuit. These transistors TR11 and TR
15 and a power supply line,
A transistor TR14 for selecting an element is connected. Further, a current mirror circuit including a transistor TR12 and a transistor TR13 is connected between the differential amplifier circuit including the transistors TR11 and TR15 and the ground. The source of the stack gate type NMOS transistor TR11 is connected to the gate of the transistor TR15.

【0096】トランジスタTR11のゲートからは、デ
ータを入力するための端子IN11が導出される。スタ
ックゲート型トランジスタSTR11のコントロールゲ
ートからは、リファレンスデータを記憶させるための端
子IN12が導出される。スタックゲート型トランジス
タSTR11のドレインからは、書き込み信号を与える
ための端子IN14が導出される。トランジスタTR1
5とトランジスタTR13との接続点からは、電流出力
を得るための端子OUT11が導出される。トランジス
タTR14のゲートからは、素子を選択するための端子
IN13が導出される。
A terminal IN11 for inputting data is derived from the gate of the transistor TR11. A terminal IN12 for storing reference data is derived from the control gate of the stacked gate transistor STR11. A terminal IN14 for applying a write signal is led out from the drain of the stack gate transistor STR11. Transistor TR1
A terminal OUT11 for obtaining a current output is derived from a connection point between the transistor 5 and the transistor TR13. A terminal IN13 for selecting an element is derived from the gate of the transistor TR14.

【0097】図8に示すように、アナログ演算素子A1
1〜Amnは、(m×n)の2次元マトリクス状に配設
される。行方向に並ぶアナログ演算素子A11〜Am
1、A12〜Am2、A1n〜Amnから導出される端
子IN11は、入力データラインSL1〜SLnに夫々
接続される。また、行方向に並ぶアナログ演算素子A1
1〜Am1、A12〜Am2、A1n〜Amnから導出
される端子IN12は、リファレンスデータラインRL
1〜RLnに夫々接続される。
As shown in FIG. 8, the analog operation element A1
1 to Amn are arranged in a (m × n) two-dimensional matrix. Analog arithmetic elements A11 to Am arranged in the row direction
1, terminals IN11 derived from A12 to Am2 and A1n to Amn are connected to input data lines SL1 to SLn, respectively. Further, the analog operation elements A1 arranged in the row direction
Terminals IN12 derived from 1 to Am1, A12 to Am2, and A1n to Amn are connected to a reference data line RL.
1 to RLn.

【0098】列方向に並ぶアナログ演算素子A11〜A
1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amnから導出さ
れる端子OUT11は、データラインDL1〜DLmに
夫々接続される。また、列方向に並ぶアナログ演算素子
A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amn
から導出される端子IN13は、セレクトラインSWL
1〜SWLmに夫々接続される。
Analog operation elements A11 to A arranged in the column direction
Terminals OUT11 derived from 1n, A21 to A2n,..., Am1 to Amn are connected to the data lines DL1 to DLm, respectively. Further, the analog arithmetic elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
Is derived from the select line SWL
1 to SWLm.

【0099】データラインDL1〜DLmの終端には、
電流−電圧変換回路CV1、CV2、…、CVmが夫々
接続される。電流−電圧変換回路CV1〜CVmによ
り、列方向に並ぶアナログ演算素子A11〜A1n、A
21〜A2n、…、Am1〜Amnの電流出力が夫々加
算され、電圧出力に変換される。
At the ends of the data lines DL1 to DLm,
The current-voltage conversion circuits CV1, CV2,..., CVm are respectively connected. Analog operation elements A11 to A1n, A arranged in the column direction by current-voltage conversion circuits CV1 to CVm.
, Am1 to Amn are respectively added and converted into voltage outputs.

【0100】電流−電圧変換回路CV1〜CVmの出力
がWTA回路1に供給される。WTA回路1の出力がP
Q回路2に供給される。PQ回路2の出力がROM回路
3に供給される。ROM3の出力が出力端子4から出力
される。
The outputs of the current-voltage conversion circuits CV1 to CVm are supplied to the WTA circuit 1. WTA circuit 1 output is P
It is supplied to the Q circuit 2. The output of the PQ circuit 2 is supplied to the ROM circuit 3. The output of the ROM 3 is output from the output terminal 4.

【0101】図8に示すアナログ連想メモリにおいて、
画像の特徴抽出や動きベクトルの検出等の信号処理を行
なう場合には、アナログ値のリファレンスデータは、ベ
クトル(DRm1,DRm2,…DRmn)を形成し
て、各アナログ演算素子A11〜A1n、A21〜A2
n、…、Am1〜Amnに記憶される。
In the analog content addressable memory shown in FIG.
When performing signal processing such as image feature extraction and motion vector detection, the analog value reference data forms vectors (DRm1, DRm2,... DRmn), and the analog arithmetic elements A11 to A1n, A21 to A21. A2
,..., Am1 to Amn.

【0102】リファレンスデータが各アナログ演算素子
A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amn
に記憶されたら、入力信号ベクトル(DI1,DI2,
…DIm)が入力データラインSL1〜SLnを通じて
列毎に供給される。
Reference data is stored in each of the analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,..., Am1 to Amn.
Is stored in the input signal vector (DI1, DI2,
.. DIm) are supplied for each column through the input data lines SL1 to SLn.

【0103】画像の特徴抽出や動きベクトルの検出等の
信号処理を行なう場合には、選択された列のアナログ演
算素子A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜
Amnで、入力データ(DI1、DI2、…、DIn)
と、リファレンスデータ(DRm1、DRm2、…、D
Rmn)との差分が求められる。この各列のアナログ演
算素子A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜
Amnの入力データと、リファレンスデータとの差分の
値が加算され、この差分値の和が電流−電圧変換回路C
V1、CV2、…、CVmから出力される。
When performing signal processing such as image feature extraction and motion vector detection, the analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
Amn, input data (DI1, DI2, ..., DIn)
, And reference data (DRm1, DRm2,..., D
Rmn). The analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
The difference value between the input data of Amn and the reference data is added, and the sum of the difference values is used as the current-voltage conversion circuit C
V1, CV2,..., CVm.

【0104】電流−電圧変換回路CV1、CV2、…、
CVmの出力がWTA回路1、PQ回路2、ROM回路
3に供給され、これらの入力データとリファレンスデー
タとの差分の絶対値和が最小となるアドレスが求められ
る。この入力データとリファレンスデータとの差分の絶
対値和が最小となるアドレスから、動きベクトルの検出
や画像の特徴抽出が行なわれる。
The current-voltage conversion circuits CV1, CV2,.
The output of CVm is supplied to the WTA circuit 1, the PQ circuit 2, and the ROM circuit 3, and the address at which the sum of the absolute values of the differences between the input data and the reference data is minimized is obtained. From the address where the sum of absolute values of the difference between the input data and the reference data is the smallest, detection of a motion vector and extraction of image features are performed.

【0105】2−2.アナログ演算素子の第2の例 このように、図8及び図9に示すアナログ連想メモリで
は、トランジスタTR11〜TR15と、スタックゲー
ト型のトランジスタSTR11とから構成されているア
ナログ演算素子A11〜Amnがマトリクス状に配列さ
れる。これらのアナログ演算素子A11〜Amnによ
り、入力データとリファレンスデータとの差分が求めら
れる。このようにして求められた入力データとリファレ
ンスデータとの差分の和から、画像の特徴抽出や動きベ
クトルの算出が行なわれる。
2-2. Second Example of Analog Arithmetic Element As described above, in the analog associative memory shown in FIGS. 8 and 9, the analog arithmetic elements A11 to Amn including the transistors TR11 to TR15 and the stack gate type transistor STR11 are arranged in a matrix. It is arranged in a shape. The difference between the input data and the reference data is obtained by these analog operation elements A11 to Amn. Image feature extraction and motion vector calculation are performed from the sum of the differences between the input data and the reference data thus obtained.

【0106】このように、入力データとリファレンスデ
ータとの差分を求めるアナログ演算素子A11〜Amn
の第2の例の構成について、更に詳述する。
As described above, the analog operation elements A11 to Amn for obtaining the difference between the input data and the reference data
The configuration of the second example will be described in more detail.

【0107】図10は、アナログ演算素子の第2の例の
構成を示すものである。図10に示すように、このアナ
ログ演算素子は、差動増幅回路のポジティブ側のトラン
ジスタTR15に、スタックゲート型トランジスタST
R11からなるソースフォローワを付加した構成となっ
ている。なお、差動増幅回路のポジティブ側を構成する
トランジスタTR15と、差動増幅回路のネガティブ側
を構成するトランジスタTR11は、チャンネル幅が同
じサイズに設定される。
FIG. 10 shows the configuration of a second example of the analog operation element. As shown in FIG. 10, this analog arithmetic element includes a stack gate type transistor ST15 connected to a transistor TR15 on the positive side of the differential amplifier circuit.
The configuration is such that a source follower made of R11 is added. The transistor TR15 forming the positive side of the differential amplifier circuit and the transistor TR11 forming the negative side of the differential amplifier circuit have the same channel width.

【0108】図10において、トランジスタTR15
と、トランジスタTR11とから構成される差動増幅回
路では、ネガティブ側のトランジスタTR11のゲート
電位Vi と、ポジティブ側のトランジスタTR15のゲ
ート電位とが一致したときに、トランジスタTR11の
電流能力とトランジスタTR15の電流能力とが等しく
なり、差動増幅回路の電流出力は「0」になる。トラン
ジスタTR15のゲート電位は、スタックゲート型トラ
ンジスタSTR11のコントロールゲートに電源電圧V
ddを印加したとすると、(Vdd−Vt )となる。なお、
Vt はスタックゲート型トランジスタSTR11のスレ
ショルド電圧である。したがって、電源電圧Vddとスレ
ショルド電圧Vt との差(Vdd−Vt )と、トランジス
タTR11のゲート電位Vi との差(Vdd−Vt −Vi
)に応じた電流出力Iout をノードNout から得るこ
とができる。
In FIG. 10, transistor TR15
And the transistor TR11, when the gate potential Vi of the negative transistor TR11 matches the gate potential of the positive transistor TR15, the current capability of the transistor TR11 and the The current capability becomes equal, and the current output of the differential amplifier circuit becomes “0”. The gate potential of the transistor TR15 is applied to the control gate of the stack gate type transistor STR11 by the power supply voltage V
If dd is applied, it becomes (Vdd-Vt). In addition,
Vt is a threshold voltage of the stack gate type transistor STR11. Therefore, a difference (Vdd-Vt-Vi) between the difference (Vdd-Vt) between the power supply voltage Vdd and the threshold voltage Vt and the gate potential Vi of the transistor TR11.
) Can be obtained from the node Nout.

【0109】ここで、スタックゲート型NMOSトラン
ジスタSTR11のソース側への出力電位(Vdd−Vt
)をアナログ信号電位に対応させるようにすれば、ス
タックゲート型トランジスタSTR11はリファレンス
データを蓄えるアナログメモリとして機能するようにな
る。
Here, the output potential (Vdd-Vt) to the source side of the stack gate type NMOS transistor STR11
) Corresponds to the analog signal potential, the stacked gate transistor STR11 functions as an analog memory for storing reference data.

【0110】このように、トランジスタTR11〜TR
15と、スタックゲート型トランジスタSTR11とか
ら構成されているアナログ演算素子では、スタックゲー
ト型トランジスタSTR11にリファレンスデータを記
憶しておき、トランジスタTR11に入力データを与え
ることにより、入力データとリファレンスデータとの差
分に応じた電流出力を得ることができる。
As described above, the transistors TR11-TR
15 and a stack gate type transistor STR11, an analog arithmetic element stores reference data in the stack gate type transistor STR11 and gives input data to the transistor TR11, thereby obtaining a difference between the input data and the reference data. A current output according to the difference can be obtained.

【0111】2−3.アナログ連想メモリの第2の例の
動作 次に、図8及び図9に示したこのアナログ連想メモリの
各アナログ演算素子A11〜Amnにリファレンスデー
タを書き込む場合の動作について説明する。
2-3. Operation of Second Example of Analog Associative Memory Next, an operation of writing reference data to each of the analog arithmetic elements A11 to Amn of the analog associative memory shown in FIGS. 8 and 9 will be described.

【0112】図8及び図9に示したアナログ連想メモリ
の各アナログ演算素子A11〜Amnでは、リファレン
スデータが書き込まれる前に、消去モードに設定され
る。消去モードでは、リファレンスラインRL1、RL
2、…に、20V程度の消去用高電圧Veが供給され
る。
Each of the analog operation elements A11 to Amn of the analog associative memory shown in FIGS. 8 and 9 is set to the erase mode before the reference data is written. In the erase mode, the reference lines RL1, RL
2,... Are supplied with a high erasing voltage Ve of about 20V.

【0113】リファレンスラインRL1、RL2、…に
高電圧Veが供給されると、この高電圧Veは、端子I
N12を介して、アナログ演算素子A11〜Amnのス
タックゲート型トランジスタSTR11のコントロール
ゲートに印加されることになる。スタックゲート型トラ
ンジスタSTR11のコントロールゲートに消去用高電
圧Veが印加されると、トランジスタの基板よりスタッ
クゲート型トランジスタSTR11のフローティングゲ
ートに電子が注入され、フローティングゲートの電位は
負の電位にシフトする。
When the high voltage Ve is supplied to the reference lines RL1, RL2,...
The voltage is applied to the control gate of the stack gate type transistor STR11 of the analog arithmetic elements A11 to Amn via N12. When the high voltage Ve for erasing is applied to the control gate of the stacked-gate transistor STR11, electrons are injected into the floating gate of the stacked-gate transistor STR11 from the substrate of the transistor, and the potential of the floating gate shifts to a negative potential.

【0114】なお、この時、入力データラインSL1、
SL2、…は0Vとされると共に、セレクトラインSW
L1、SWL2、…は0Vとされ、トランジスタTR1
1及びTR14はオフされる。
At this time, input data lines SL1,
SL2,... Are set to 0 V and the select line SW
Are set to 0 V, and the transistor TR1
1 and TR14 are turned off.

【0115】次に、書き込みモードに設定される。書き
込みモードでは、リファレンスデータラインRL1、R
L2、…により、アナログ演算素子A11〜A1n、A
21〜A2n、…、Am1〜Amnのスタックゲート型
トランジスタSTR11のコントロールゲートに、−1
0V程度の負電圧が印加される。そして、その状態で、
書き込みラインWL1、WL2、…により、スタックゲ
ート型NMOSトランジスタSTR11のドレイン拡散
層に6V程度の電位が印加される。
Next, a write mode is set. In the write mode, the reference data lines RL1, R
L2,..., The analog operation elements A11 to A1n, A
-21 to A2n,..., To the control gates of the stacked gate transistors STR11 of Am1 to Amn,
A negative voltage of about 0 V is applied. And in that state,
A potential of about 6 V is applied to the drain diffusion layer of the stack gate type NMOS transistor STR11 by the write lines WL1, WL2,.

【0116】このようなバイアス電圧を与えると、スタ
ックゲート型NMOSトランジスタSTR11のフロー
ティングゲート中の電子はドレイン拡散層に引き抜かれ
ることになり、スタックゲート型NMOSトランジスタ
STR11のスレショルド電圧Vt は減少してくる。
When such a bias voltage is applied, electrons in the floating gate of the stack gate type NMOS transistor STR11 are extracted to the drain diffusion layer, and the threshold voltage Vt of the stack gate type NMOS transistor STR11 decreases. .

【0117】書き込み時には、書き込みのレベルを判定
するために、書き込みモードとベリファイモードとが交
互に繰り返される。このようなベリファイ動作により、
フローティングゲートの電位がリファレンスデータに相
当する所望の書き込みレベルに精度良く合致される。
At the time of writing, the write mode and the verify mode are alternately repeated to determine the write level. By such a verify operation,
The potential of the floating gate is accurately matched to a desired write level corresponding to reference data.

【0118】すなわち、ベリファイモードでは、入力デ
ータラインSL1、SL2、…により、ネガティブ側入
力トランジスタTR11のゲートに、スタックゲート型
トランジスタSTR11のフローティングゲートに記憶
すべきアナログ電位Vr が印加される。そして、リファ
レンスデータラインRL1、RL2、…により、スタッ
クゲート型トランジスタSTR11のコントロールゲー
トに電源電圧Vddが印加される。書き込みラインWL
1、WL2、…により、スタックゲート型トランジスタ
STR1のドレインに電源電圧Vddが印加される。セレ
クトラインSWL1、SWL2、…により、選択された
列のトランジスタTR14がオンされる。これにより、
トランジスタTR11とスタックゲート型トランジスタ
STR11との差動増幅回路が動作される。
That is, in the verify mode, the analog potential Vr to be stored in the floating gate of the stacked gate type transistor STR11 is applied to the gate of the negative input transistor TR11 by the input data lines SL1, SL2,. The power supply voltage Vdd is applied to the control gate of the stacked gate transistor STR11 by the reference data lines RL1, RL2,. Write line WL
The power supply voltage Vdd is applied to the drain of the stack gate type transistor STR1 by 1, WL2,. The transistors TR14 in the selected column are turned on by the select lines SWL1, SWL2,. This allows
A differential amplifier circuit of the transistor TR11 and the stack gate type transistor STR11 is operated.

【0119】この場合、ネガティブ側入力トランジスタ
TR11のゲートにはスタックゲート型トランジスタS
TR11のフローティングゲートに記憶すべきアナログ
電位Vr が印加されているので、(Vdd−Vt)がVr
に相当するように、スタックゲート型トランジスタST
R11のスレショルド電圧Vt がなると、トランジスタ
TR11とトランジスタTR15との電流能力は等しく
なり、出力電流は「0」となる。スタックゲート型トラ
ンジスタSTR11のスレショルド電圧Vt がそれより
高ければ、出力電流は負(電流を取り込む)となる。ス
タックゲート型トランジスタSTR1のスレショルド電
圧Vt がそれより低くなると、出力電流は正(電流を出
力する)になる。
In this case, the gate of the negative side input transistor TR11 is connected to the stack gate type transistor S11.
Since the analog potential Vr to be stored is applied to the floating gate of TR11, (Vdd-Vt) becomes Vr.
, The stack gate type transistor ST
When the threshold voltage Vt of R11 is reached, the current capabilities of the transistor TR11 and the transistor TR15 become equal, and the output current becomes "0". If the threshold voltage Vt of the stack gate type transistor STR11 is higher than that, the output current becomes negative (captures current). When the threshold voltage Vt of the stack gate type transistor STR1 becomes lower than that, the output current becomes positive (outputs current).

【0120】スタックゲート型トランジスタSTR1の
フローティングゲートへの最初の書き込みでは、書き込
みは十分ではなく、スレショルド電圧Vt は高いため、
ベリファイを行なうと出力電流は負となる。
In the first write to the floating gate of the stack gate type transistor STR1, the write is not sufficient and the threshold voltage Vt is high.
When the verify operation is performed, the output current becomes negative.

【0121】ベリファイ時に出力電流が負のときには、
書き込みモードに再設定され、書き込みバイアスが印加
され、スタックゲート型トランジスタSTR11のフロ
ーティングゲートへの書き込みが行なわれる。
When the output current is negative during verification,
The mode is reset to the write mode, a write bias is applied, and writing to the floating gate of the stacked gate transistor STR11 is performed.

【0122】次の書き込みで、ベリファイを行なったと
きに、書き込みは十分ではなく、出力電流が負となって
いたら、再び書き込みモードに設定され、書き込みバイ
アスが印加され、スタックゲート型トランジスタSTR
11のフローティングゲートへの書き込みが行なわれ
る。
When the verify operation is performed in the next write operation, the write operation is not sufficient. If the output current is negative, the write mode is set again, a write bias is applied, and the stack gate type transistor STR is turned on.
Data is written to 11 floating gates.

【0123】以下、同様にして、書き込みバイアスが繰
り返して印加され、その度にベリファイが行なわれる。
Thereafter, similarly, a write bias is repeatedly applied, and verification is performed each time.

【0124】このように書き込みを繰り返してしていく
と、スタックゲート型トランジスタSTR11のスレシ
ョルド電圧Vt が下降していき、(Vdd−Vt)がVr
に達する。そして、(Vdd−Vt)がVr より大きくな
るまでスタックゲート型トランジスタSTR11のスレ
ショルド電圧Vt が下降すると、ベリファイ時の出力電
流は負から正に変わる。
As the writing is repeated in this manner, the threshold voltage Vt of the stacked gate transistor STR11 decreases, and (Vdd-Vt) becomes Vr.
Reach Then, when the threshold voltage Vt of the stacked gate transistor STR11 decreases until (Vdd-Vt) becomes larger than Vr, the output current at the time of verification changes from negative to positive.

【0125】ベリファイ時の出力電流は負から正に変わ
ったら、(Vdd−Vt)がVr と等しくなるような所ま
で、スタックゲート型トランジスタSTR11のスレシ
ョルド電圧Vt が下降したとして、書き込みが終了され
る。
When the output current at the time of verification changes from negative to positive, the write is terminated on the assumption that the threshold voltage Vt of the stacked gate transistor STR11 has dropped to a point where (Vdd-Vt) becomes equal to Vr. .

【0126】このように、書き込みを繰り返しながらベ
リファイを行い、出力電流が負から正に変化する点を検
出して書き込みを終了させるようにすれば、トランジス
タTR15のゲート電圧(Vdd−Vt)をリファレンス
データの電位Vr に略等しく設定することができる。
As described above, if the verify is performed while repeating the writing, and the point at which the output current changes from negative to positive is detected and the writing is terminated, the gate voltage (Vdd-Vt) of the transistor TR15 can be referred to. It can be set substantially equal to the data potential Vr.

【0127】このようにしてスタックゲート型トランジ
スタSTR1のスレショルド電圧Vt を、(Vdd−V
t)がVr と等しくなるような電圧に設定したら、演算
モードに設定することができる。
In this manner, the threshold voltage Vt of the stack gate type transistor STR1 is changed to (Vdd-V
After setting the voltage so that t) becomes equal to Vr, the operation mode can be set.

【0128】演算モードでは、入力データラインSL
1、SL2、…に、入力データに相当するアナログ電位
Vi が印加される。この電位Vi は、端子IN11を介
して、ネガティブ側入力トランジスタTR11のゲート
に印加される。また、リファレンスデータラインRL
1、RL2、…に、電源電圧Vddが供給される。この電
源電圧Vddは、端子IN12を介して、スタックゲート
型トランジスタSTR11のコントロールゲートに印加
される。書き込みラインWL1、WL2、…に電源電圧
Vddが供給される。この電源電圧Vddは、端子IN14
を介して、スタックゲート型トランジスタ11のドレイ
ンに印加される。そして、セレクトラインSWL1、S
WL2、…により、選択された列のトランジスタTR4
がオンされる。
In the operation mode, the input data line SL
The analog potential Vi corresponding to the input data is applied to 1, SL2,. This potential Vi is applied to the gate of the negative-side input transistor TR11 via the terminal IN11. Also, the reference data line RL
The power supply voltage Vdd is supplied to 1, RL2,. This power supply voltage Vdd is applied to the control gate of the stack gate type transistor STR11 via the terminal IN12. The power supply voltage Vdd is supplied to the write lines WL1, WL2,. This power supply voltage Vdd is supplied to the terminal IN14.
Is applied to the drain of the stack gate type transistor 11 through Then, the select lines SWL1, SWL
The transistors TR4 in the column selected by WL2,.
Is turned on.

【0129】上述したように、スタックゲート型トラン
ジスタSTR11のスレショルド電圧Vt は、(Vdd−
Vt)がVr と等しくなるような電圧に設定されている
ため、トランジスタTR11とトランジスタSTR15
とからなる差動増幅回路により、リファレンスアナログ
データVr ( =Vdd−Vt)と入力アナログデータVi
との差分に応じた電流出力が得られる。
As described above, the threshold voltage Vt of the stacked gate transistor STR11 is (Vdd−
Vt) is set to be equal to Vr, so that the transistors TR11 and STR15
, The reference analog data Vr (= Vdd−Vt) and the input analog data Vi
And a current output corresponding to the difference between

【0130】2−4.アナログ連想メモリの第2の実施
形態の変形例 なお、上述の例では、アナログ連想メモリを構成する各
アナログ演算素子には、1つのリファレンスデータを記
憶しているが、複数のリファレンスデータを記憶できる
ようにしても良い。すなわち、図9に示す例では、リフ
ァレンスデータのメモリとなるトランジスタは1つスタ
ックゲート型トランジスタSTR11であったが、図1
1に示す例では、リファレンスデータのメモリとなる3
つのスタックゲート型トランジスタSTR11a、ST
R11b、STR11cを並列に接続するようにしてい
る。このように、3つのスタックゲート型トランジスタ
STR11a、STR11b、STR11cを設ける
と、1つの差動増幅回路に対して、3つのリファレンス
データを保持することが可能となる。そして、リファレ
ンスデータラインRL1a、RL1b、RL1c、…に
より、随時、演算すべきリファレンスデータを選択する
ことができる。
2-4. Modification Example of Second Embodiment of Analog Associative Memory In the above example, one reference data is stored in each analog operation element included in the analog associative memory, but a plurality of reference data can be stored. You may do it. That is, in the example shown in FIG. 9, one transistor serving as the memory of the reference data is the stack gate type transistor STR11.
In the example shown in FIG. 1, 3 is a memory for reference data.
Stack gate type transistors STR11a, ST
R11b and STR11c are connected in parallel. As described above, when the three stacked gate transistors STR11a, STR11b, and STR11c are provided, it is possible to hold three reference data for one differential amplifier circuit. The reference data to be calculated can be selected at any time from the reference data lines RL1a, RL1b, RL1c,.

【0131】なお、この例における電流−電圧変換回路
CV1、CV2、CV3、…の構成については、前述の
第1の例で示したものと同様のものを用いることができ
る。
In this example, the configuration of the current-voltage conversion circuits CV1, CV2, CV3,... Can be the same as that of the first example.

【0132】また、前述の図7と同様に、1つのデータ
について、互いに極性が反対になるように2つのアナロ
グ演算素子A11a〜A1na及びA11b〜A1nb
を設けると共に、これらのアナログ演算素子A11a〜
A1na及びA11b〜A1nbに対して、正の電流出
力のときのみ動作する2つのカレントミラー回路CM1
1a〜CM1na及びCM11b〜CM1nbを設ける
ことにより、差分の絶対値和が得ることができる。この
場合、出力端子にバイアス電圧を印加する必要はないの
で、図7におけるスイッチ回路Sa11〜Sa1n、S
b11〜Sb1nは不要であり、図12に示すような構
成とすれば良い。
As in the case of FIG. 7, two analog operation elements A11a to A1na and A11b to A1nb are set so that the polarity of one data is opposite to that of the other.
And the analog operation elements A11a to A11a to
Two current mirror circuits CM1 that operate only when a positive current is output for A1na and A11b to A1nb
By providing 1a to CM1na and CM11b to CM1nb, the sum of absolute values of the differences can be obtained. In this case, since it is not necessary to apply a bias voltage to the output terminal, the switch circuits Sa11 to Sa1n, S1 in FIG.
b11 to Sb1n are unnecessary, and may be configured as shown in FIG.

【0133】3.アナログ連想メモリの第3の実施形態 3−1.アナログ連想メモリの第3の実施形態の全体構
成 図13は、この発明が適用されたアナログ連想メモリの
第3の実施形態を示すものである。図13において、前
述の第1の実施形態及び第2の実施形態と同様な部分に
ついては、同一の符号が付されている。
3. Third embodiment of analog associative memory 3-1. Overall Configuration of Third Embodiment of Analog Associative Memory FIG. 13 shows a third embodiment of an analog associative memory to which the present invention is applied. In FIG. 13, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.

【0134】この例では、アナログ演算素子A11〜A
mnは、図14に示すように、NMOSトランジスタT
R21、TR22、TR23、TR24、TR25と、
スタックゲート型のNMOSトランジスタSTR21と
から構成されている。
In this example, the analog operation elements A11 to A11
mn is an NMOS transistor T as shown in FIG.
R21, TR22, TR23, TR24, TR25;
And a stack gate type NMOS transistor STR21.

【0135】すなわち、図14は、図13におけるアナ
ログ演算素子A11、A12、…、A21、A22、…
の部分を詳細に示したものである。図14のアナログ演
算素子A11、A12、…、A21、A22、…におい
て、NMOSトランジスタTR21と、スタックゲート
型トランジスタSTR21とから差動増幅回路が構成さ
れる。このトランジスタTR21及びスタックゲート型
トランジスタSTR21とからなる差動増幅回路と、電
源ラインとの間に、素子を選択するためのトランジスタ
TR24が接続される。また、トランジスタTR21及
びスタックゲート型トランジスタSTR21とからなる
差動増幅回路と接地間に、トランジスタTR22とトラ
ンジスタTR23とからなるカレントミラー回路が接続
される。また、スタックゲート型トランジスタTR21
のフローティングゲートから電極が引き出され、このフ
ローティングゲートがスイッチングトランジスタTR2
5を介してトランジスタ21のゲートに接続される。
That is, FIG. 14 shows the analog operation elements A11, A12,..., A21, A22,.
Is shown in detail. In the analog operation elements A11, A12,..., A21, A22,. A transistor TR24 for selecting an element is connected between the power supply line and a differential amplifier circuit including the transistor TR21 and the stack gate type transistor STR21. A current mirror circuit including a transistor TR22 and a transistor TR23 is connected between the ground and a differential amplifier circuit including the transistor TR21 and the stack gate transistor STR21. Also, the stack gate type transistor TR21
An electrode is extracted from the floating gate of the switching transistor TR2.
5 is connected to the gate of the transistor 21.

【0136】トランジスタTR21のゲートからは、デ
ータを入力するための端子IN21が導出される。スタ
ックゲート型トランジスタSTR21のコントロールゲ
ートからは、リファレンスデータを記憶させるための端
子IN22が導出される。スタックゲート型トランジス
タSTR21とトランジスタTR23との接続点から
は、電流出力を得るための端子OUT21が導出され
る。トランジスタTR24のゲートからは、素子を選択
するための端子IN23が導出される。トランジスタ2
5のゲートからは、書き込み時にトランジスタ25をオ
ンさせるための端子IN24が導出される。
A terminal IN21 for inputting data is derived from the gate of the transistor TR21. A terminal IN22 for storing reference data is derived from the control gate of the stacked gate transistor STR21. A terminal OUT21 for obtaining a current output is derived from a connection point between the stack gate type transistor STR21 and the transistor TR23. A terminal IN23 for selecting an element is derived from the gate of the transistor TR24. Transistor 2
From the gate of 5, a terminal IN24 for turning on the transistor 25 at the time of writing is led out.

【0137】図13に示すように、アナログ演算素子A
11〜Amnは、(m×n)の2次元マトリクス状に配
設される。行方向に並ぶアナログ演算素子A11〜Am
1、A12〜Am2、…、A1n〜Amnから導出され
る端子IN21は、入力データラインSL1〜SLnに
夫々接続される。また、行方向に並ぶアナログ演算素子
A11〜Am1、A12〜Am2、…、A1n〜Amn
から導出される端子IN22は、リファレンスデータラ
インRL1〜RLnに夫々接続される。
As shown in FIG.
11 to Amn are arranged in a (m × n) two-dimensional matrix. Analog arithmetic elements A11 to Am arranged in the row direction
Terminals IN21 derived from 1, A12 to Am2,..., A1n to Amn are connected to input data lines SL1 to SLn, respectively. Further, analog arithmetic elements A11 to Am1, A12 to Am2,..., A1n to Amn arranged in the row direction
Are connected to the reference data lines RL1 to RLn, respectively.

【0138】列方向に並ぶアナログ演算素子A11〜A
1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amnから導出さ
れる端子OUT21は、データラインDL1〜DLmに
夫々接続される。また、列方向に並ぶアナログ演算素子
A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amn
から導出される端子IN23は、セレクトラインSWL
1〜SWLmに夫々接続される。更に、列方向に並ぶア
ナログ演算素子A11〜An、A21〜A2n、…、A
m1〜Amnから導出される端子IN24は、スイッチ
ラインCL1〜CLmに夫々接続される。
Analog arithmetic elements A11-A arranged in column direction
Terminals OUT21 derived from 1n, A21 to A2n,..., Am1 to Amn are connected to the data lines DL1 to DLm, respectively. Further, the analog arithmetic elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
Is derived from the select line SWL
1 to SWLm. Further, the analog operation elements A11 to An, A21 to A2n,.
Terminals IN24 derived from m1 to Amn are connected to switch lines CL1 to CLm, respectively.

【0139】データラインDL1〜DLmの終端には、
電流−電圧変換回路CV1、CV2、…、CVmが夫々
接続される。電流−電圧変換回路CV1〜CVmによ
り、列方向に並ぶアナログ演算素子A11〜A1n、A
21〜A2n、…、Am1〜Amnの電流出力が夫々加
算され、電圧出力に変換される。
At the ends of the data lines DL1 to DLm,
The current-voltage conversion circuits CV1, CV2,..., CVm are respectively connected. Analog operation elements A11 to A1n, A arranged in the column direction by current-voltage conversion circuits CV1 to CVm.
, Am1 to Amn are respectively added and converted into voltage outputs.

【0140】電流−電圧変換回路CV1〜CVmの出力
がWTA回路1に供給される。WTA回路1の出力がP
Q回路2に供給される。PQ回路2の出力がROM回路
3に供給される。ROM3の出力が出力端子4から出力
される。
Outputs of the current-voltage conversion circuits CV1 to CVm are supplied to the WTA circuit 1. WTA circuit 1 output is P
It is supplied to the Q circuit 2. The output of the PQ circuit 2 is supplied to the ROM circuit 3. The output of the ROM 3 is output from the output terminal 4.

【0141】図13に示すアナログ連想メモリにおい
て、画像の特徴抽出や動きベクトルの検出等の信号処理
を行なう場合には、アナログ値のリファレンスデータ
は、ベクトル(DRm1,DRm2,…DRmn)を形
成して、各アナログ演算素子A11〜A1n、A21〜
A2n、…、Am1〜Amnに記憶される。
In the analog associative memory shown in FIG. 13, when signal processing such as image feature extraction and motion vector detection is performed, reference data of analog values form vectors (DRm1, DRm2,..., DRmn). And each of the analog operation elements A11 to A1n, A21 to A21
A2n,..., Am1 to Amn.

【0142】リファレンスデータが各アナログ演算素子
A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜Amn
に記憶されたら、入力信号ベクトル(DI1,DI2,
…DIm)が入力データラインSL1〜SLnを通じて
列毎に供給される。
Reference data is stored in each of the analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
Is stored in the input signal vector (DI1, DI2,
.. DIm) are supplied for each column through the input data lines SL1 to SLn.

【0143】画像の特徴抽出や動きベクトルの検出等の
信号処理を行なう場合には、選択された列のアナログ演
算素子A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜
Amnで、入力データ(DI1、DI2、…、DIn)
と、リファレンスデータ(DRm1、DRm2、…、D
Rmn)との差分が求められる。この各列のアナログ演
算素子A11〜A1n、A21〜A2n、…、Am1〜
Amnの入力データと、リファレンスデータとの差分の
値が加算され、この差分値の和が電流−電圧変換回路C
V1、CV2、…、CVmから出力される。
When performing signal processing such as image feature extraction and motion vector detection, the analog arithmetic elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
Amn, input data (DI1, DI2, ..., DIn)
, And reference data (DRm1, DRm2,..., D
Rmn). The analog operation elements A11 to A1n, A21 to A2n,.
The difference value between the input data of Amn and the reference data is added, and the sum of the difference values is used as the current-voltage conversion circuit C
V1, CV2,..., CVm.

【0144】電流−電圧変換回路CV1、CV2、…、
CVmの出力がWTA回路1、PQ回路2、ROM回路
3に供給され、これらの入力データとリファレンスデー
タとの差分の絶対値和が最小となるアドレスが求められ
る。この入力データとリファレンスデータとの差分の絶
対値和が最小となるアドレスから、動きベクトルの検出
や画像の特徴抽出が行なわれる。
The current-voltage conversion circuits CV1, CV2,.
The output of CVm is supplied to the WTA circuit 1, the PQ circuit 2, and the ROM circuit 3, and the address at which the sum of the absolute values of the differences between the input data and the reference data is minimized is obtained. From the address where the sum of absolute values of the difference between the input data and the reference data is the smallest, detection of a motion vector and extraction of image features are performed.

【0145】3−2.アナログ演算素子の第3の例 このように、図13及び図14に示すアナログ連想メモ
リでは、トランジスタTR21〜TR25と、スタック
ゲート型のトランジスタSTR21とから構成されてい
るアナログ演算素子A11〜Amnがマトリクス状に配
列される。これらのアナログ演算素子A11〜Amnに
より、入力データとリファレンスデータとの差分が求め
られる。このようにして求められた入力データとリファ
レンスデータとの差分の和から、画像の特徴抽出や動き
ベクトルの算出が行なわれる。
3-2. Third Example of Analog Arithmetic Element As described above, in the analog associative memory shown in FIGS. 13 and 14, the analog arithmetic elements A11 to Amn including the transistors TR21 to TR25 and the stack gate type transistor STR21 are arranged in a matrix. It is arranged in a shape. The difference between the input data and the reference data is obtained by these analog operation elements A11 to Amn. Image feature extraction and motion vector calculation are performed from the sum of the differences between the input data and the reference data thus obtained.

【0146】このように、入力データとリファレンスデ
ータとの差分を求めるアナログ演算素子A11〜Amn
の構成について、更に詳述する。
As described above, the analog operation elements A11 to Amn for obtaining the difference between the input data and the reference data
Will be described in more detail.

【0147】図15は、アナログ演算素子の第3の例を
示すものである。図15に示すように、このアナログ演
算素子は、差動増幅回路のポジティブ側のトランジスタ
を、スタックゲート型トランジスタSTR21で置き換
えたような構成となっていると共に、スタックゲート型
トランジスタSTR21のフローティングゲートから電
極を取り出して、フローティングゲートの電位を設定で
きるようになっている。なお、差動増幅回路のポジティ
ブ側を構成するスタックゲート型トランジスタSTR2
1と、差動増幅回路のネガティブ側を構成するトランジ
スタTR21は、チャンネル幅が同じサイズに設定され
る。
FIG. 15 shows a third example of the analog operation element. As shown in FIG. 15, the analog operation element has a configuration in which the positive side transistor of the differential amplifier circuit is replaced by a stack gate type transistor STR21, and the analog operation element has a floating gate of the stack gate type transistor STR21. By taking out the electrode, the potential of the floating gate can be set. The stack gate type transistor STR2 forming the positive side of the differential amplifier circuit
1 and the transistor TR21 forming the negative side of the differential amplifier circuit have the same channel width.

【0148】スタックゲート型トランジスタSTR21
と、トランジスタTR21とから構成される差動増幅回
路では、ネガティブ側のトランジスタTR21のゲート
電位Vi と、スタックゲート型トランジスタSTR21
のフローティングゲート電位Vf とが一致したときに、
トランジスタTR21の電流能力とスタックゲート型ト
ランジスタSTR21の電流能力とが等しくなり、差動
増幅回路の電流出力は「0」になる。したがって、スタ
ックゲート型トランジスタSTR21のフローティング
ゲート電位Vf とトランジスタTR21のゲート電位V
i との差(Vf−Vi )に応じた電流出力Iout をノー
ドNout から得ることができる。
Stack gate type transistor STR21
And the transistor TR21, the gate potential Vi of the transistor TR21 on the negative side and the stack gate type transistor STR21
Is equal to the floating gate potential Vf of
The current capability of the transistor TR21 and the current capability of the stack gate type transistor STR21 become equal, and the current output of the differential amplifier circuit becomes “0”. Therefore, the floating gate potential Vf of the stack gate transistor STR21 and the gate potential Vf of the transistor TR21
A current output Iout corresponding to the difference (Vf-Vi) from i can be obtained from the node Nout.

【0149】例えば、スタックゲート型トランジスタS
TR21のコントロールゲートに電源電圧Vddを印加し
たときのフローティングゲート電位Vf がリファレンス
データVr に対応するように電流の注入量をコントロー
ルすれば、スタックゲート型トランジスタSTR21は
リファレンスデータを蓄えるアナログメモリとして機能
するようになる。
For example, the stack gate type transistor S
If the current injection amount is controlled so that the floating gate potential Vf when the power supply voltage Vdd is applied to the control gate of the TR21 corresponds to the reference data Vr, the stack gate transistor STR21 functions as an analog memory for storing the reference data. Become like

【0150】このように、トランジスタTR21〜TR
25と、スタックゲート型トランジスタSTR21とか
ら構成されているアナログ演算素子では、スタックゲー
ト型トランジスタSTR21にリファレンスデータを記
憶しておき、トランジスタTR21に入力データを与え
ることにより、入力データとリファレンスデータとの差
分に応じた電流出力を得ることができる。
As described above, the transistors TR21 to TR21
25 and a stack gate type transistor STR21, an analog operation element stores reference data in the stack gate type transistor STR21 and gives input data to the transistor TR21, thereby obtaining a difference between the input data and the reference data. A current output according to the difference can be obtained.

【0151】3−3.アナログ連想メモリの第3の例の
動作 次に、図13及び図14に示したこのアナログ連想メモ
リの各アナログ演算素子A11〜Amnにリファレンス
データを書き込む場合の動作について説明する。
3-3. Operation of Third Example of Analog Associative Memory Next, an operation of writing reference data to each of the analog arithmetic elements A11 to Amn of the analog associative memory shown in FIGS. 13 and 14 will be described.

【0152】このアナログ連想メモリの各アナログ演算
素子A11〜Amnにリファレンスデータを書き込む際
には、データラインSL1、SL2、…に、書き込みデ
ータに対応する電圧Vr が供給される。この書き込みデ
ータに対応する電圧Vr は、端子IN21を介して、差
動増幅回路のネガティブ側のNMOSトランジスタTR
21のゲートに印加される。また、このとき、リファレ
ンスラインRL1、RL2、…に電源電圧Vddが供給さ
れる。この電源電圧Vddは、端子IN22を介して、ス
タックゲート型トランジスタSTR21のコントロール
ゲートに印加される。そして、スイッチラインCL1、
CL2、…に電源電圧Vddが供給され、スイッチングト
ランジスタTR25がオンされる。
When writing reference data to each of the analog arithmetic elements A11 to Amn of the analog associative memory, a voltage Vr corresponding to the write data is supplied to the data lines SL1, SL2,. The voltage Vr corresponding to the write data is supplied to the negative side NMOS transistor TR of the differential amplifier circuit via the terminal IN21.
21 is applied to the gate. At this time, the power supply voltage Vdd is supplied to the reference lines RL1, RL2,. This power supply voltage Vdd is applied to the control gate of the stack gate type transistor STR21 via the terminal IN22. Then, the switch line CL1,
The power supply voltage Vdd is supplied to CL2,..., And the switching transistor TR25 is turned on.

【0153】スイッチングトランジスタTR25がオン
されると、トランジスタTR21のゲートとスタックゲ
ート型トランジスタSTR21のフローティングゲート
とが配線L21を介して接続されることになる。これに
より、トランジスタTR21のゲートと、スタックゲー
ト型トランジスタSTR21のフローティングゲートに
は、電位Vr が同様に与えられる。
When the switching transistor TR25 is turned on, the gate of the transistor TR21 and the floating gate of the stack gate type transistor STR21 are connected via the wiring L21. Thus, the potential Vr is similarly applied to the gate of the transistor TR21 and the floating gate of the stack gate type transistor STR21.

【0154】スタックゲート型トランジスタSTR21
のコントロールゲートに印加される電圧により、トラン
ジスタの基板よりスタックゲート型トランジスタSTR
21のフローティングゲートの電子の出し入れが行なわ
れ、フローティングゲートの電位がシフトしていく。
Stack gate type transistor STR21
Of the stack gate type transistor STR from the transistor substrate by the voltage applied to the control gate of
Electrons are taken in and out of the floating gate 21 and the potential of the floating gate shifts.

【0155】その後、スイッチングトランジスタTR2
5がオフされる。スイッチングトランジスタTR25が
オフされると、スタックゲート型NMOSトランジスタ
STR21のフローティングゲートはフローティングと
なる。このとき、スタックゲート型トランジスタSTR
21のフローティングゲートは、リファレンスデータの
ときの電位Vr となる。このため、ベリファイ動作は不
要である。
Thereafter, the switching transistor TR2
5 is turned off. When the switching transistor TR25 is turned off, the floating gate of the stack gate type NMOS transistor STR21 becomes floating. At this time, the stack gate type transistor STR
The floating gate 21 has the potential Vr at the time of the reference data. Therefore, the verify operation is unnecessary.

【0156】このようにしてスタックゲート型トランジ
スタSTR21のフローティングゲートの電位に、リフ
ァレンスデータの電位Vr に相当する電位が書き込まれ
たら、演算モードに設定することができる。
When the potential corresponding to the potential Vr of the reference data is written to the potential of the floating gate of the stacked gate transistor STR21 in this manner, the operation mode can be set.

【0157】演算モードでは、スイッチラインCL1、
CL2、…が0Vとされ、スイッチングトランジスタT
R25がオフされる。入力データラインSL1、SL
2、…に、入力データに相当するアナログ電位Vi が印
加される。この電位Vi は、端子IN21を介して、ネ
ガティブ側入力トランジスタTR21のゲートに印加さ
れる。また、リファレンスデータラインRL1、RL
2、…に、電源電圧Vddが供給される。この電源電圧V
ddは、端子IN22を介して、スタックゲート型トラン
ジスタSTR21のコントロールゲートに印加される。
そして、セレクトラインSWL1、SWL2、…によ
り、選択された列のトランジスタTR24がオンされ
る。
In the calculation mode, the switch lines CL1,
CL2,... Are set to 0 V, and the switching transistor T
R25 is turned off. Input data lines SL1, SL
2, an analog potential Vi corresponding to the input data is applied. This potential Vi is applied to the gate of the negative-side input transistor TR21 via the terminal IN21. Also, reference data lines RL1, RL
The power supply voltage Vdd is supplied to 2,. This power supply voltage V
dd is applied to the control gate of the stacked gate transistor STR21 via the terminal IN22.
Then, the transistors TR24 in the selected column are turned on by the select lines SWL1, SWL2,.

【0158】上述したように、スタックゲート型トラン
ジスタSTR21のフローティングゲートには、コント
ロールゲートに電圧Vddを印加したときにリファレンス
データとなるアナログ電位Vr が記憶されている。この
ため、トランジスタTR21と、スタックゲート型トラ
ンジスタSTR21とからなる差動増幅回路により、リ
ファレンスデータの電位Vr と入力データの電位Vi と
の差分に応じた電流出力が得られる。
As described above, the analog potential Vr serving as reference data when the voltage Vdd is applied to the control gate is stored in the floating gate of the stacked gate transistor STR21. Therefore, a current output corresponding to the difference between the potential Vr of the reference data and the potential Vi of the input data is obtained by the differential amplifier circuit including the transistor TR21 and the stack gate transistor STR21.

【0159】このように、この例では、スタックゲート
型トランジスタSTR21のフローティングゲートから
電極が導出されているため、書き込みとベリファイとを
繰り返さずに、スタックゲート型トランジスタSTR2
1のフローティングゲートにリファレンスデータに応じ
たアナログ電位Vr を記憶できるという利点がある。
As described above, in this example, since the electrode is derived from the floating gate of the stack gate type transistor STR21, writing and verifying are not repeated, and the stack gate type transistor STR2 is not repeated.
There is an advantage that the analog potential Vr corresponding to the reference data can be stored in one floating gate.

【0160】しかしながら、この例では、スタックゲー
ト型NMOSトランジスタSTR21のフローティング
ゲートは、配線L21を介してトランジスタTR25の
拡散層に接続されているので、長時間電荷を保持するこ
とはできず、通常、数m秒で電荷を放電してしまう。よ
って、この例では、ファレンスデータの書き込み後、デ
ータの精度上許容範囲内の放電を保証する時間内に演算
操作を行なう必要がある。
However, in this example, since the floating gate of the stacked gate type NMOS transistor STR21 is connected to the diffusion layer of the transistor TR25 via the wiring L21, the charge cannot be held for a long time. Electric charges are discharged in a few milliseconds. Therefore, in this example, after writing the reference data, it is necessary to perform the arithmetic operation within a time that guarantees a discharge within an allowable range in terms of data accuracy.

【0161】3−4.アナログ連想メモリの第3の実施
形態の変形例 なお、上述の例では、アナログ連想メモリを構成する各
アナログ演算素子には、1つのリファレンスデータを記
憶しているが、複数のリファレンスデータを記憶できる
ようにしても良い。すなわち、図14に示す例では、リ
ファレンスデータのメモリとなるトランジスタは1つス
タックゲート型トランジスタSTR21であったが、図
16に示す例では、リファレンスデータのメモリとなる
3つのスタックゲート型トランジスタSTR21a、S
TR21b、STR21cを並列に接続し、スタックゲ
ート型トランジスタSTR21a、STR21b、ST
R21cの夫々とトランジスタTR21のゲートとの間
に、3つのスイッチングトランジスタTR25a、TR
25b、TR25cを設けるようにしている。このよう
に、1つの差動増幅回路に対して3つのスタックゲート
型トランジスタSTR21a、STR21b、STR2
1cを設けると、1つの差動増幅回路に対して、3つの
リファレンスデータを保持することが可能となる。
3-4. Modified Example of Third Embodiment of Analog Associative Memory In the above-described example, one reference data is stored in each analog operation element included in the analog associative memory, but a plurality of reference data can be stored. You may do it. That is, in the example shown in FIG. 14, one transistor serving as the memory for the reference data is the stack gate type transistor STR21. However, in the example shown in FIG. 16, three stack gate type transistors STR21a serving as the memory for the reference data are used. S
TR21b, STR21c are connected in parallel, and stack gate type transistors STR21a, STR21b, ST
Three switching transistors TR25a, TR25 between each of R21c and the gate of transistor TR21.
25b and TR25c are provided. Thus, three stack gate transistors STR21a, STR21b, STR2 are provided for one differential amplifier circuit.
When 1c is provided, one differential amplifier circuit can hold three reference data.

【0162】なお、この例における電流−電圧変換回路
CV1、CV2、CV3、…の構成については、前述の
第1及び第2の例で示したものと同様のものを用いるこ
とができる。
The configuration of the current-voltage conversion circuits CV1, CV2, CV3,... In this example can be the same as that shown in the first and second examples.

【0163】また、前述の図7と同様に、1つのデータ
について、互いに極性が反対になるように2つのアナロ
グ演算素子A11a〜A1na及びA11b〜A1nb
を設けると共に、これらのアナログ演算素子A11a〜
A1na及びA11b〜A1nbに対して、正の電流出
力のときのみ動作する2つのカレントミラー回路CM1
1a〜CM1na及びCM11b〜CM1nbを設ける
ことにより、差分の絶対値和が得ることができる。この
場合、この例では、出力端子にバイアス電圧を印加する
必要はないので、図7におけるスイッチ回路Sa11〜
Sa1n、Sb11〜Sb1nは不要であり、前述の第
2の実施形態と同様に、図12に示すような構成とすれ
ば良い。
As in the case of FIG. 7, two analog operation elements A11a to A1na and A11b to A1nb are set so that the polarity of one data is opposite to that of the other data.
And the analog operation elements A11a to A11a to
Two current mirror circuits CM1 that operate only when a positive current is output for A1na and A11b to A1nb
By providing 1a to CM1na and CM11b to CM1nb, the sum of absolute values of the differences can be obtained. In this case, in this example, there is no need to apply a bias voltage to the output terminal, so that the switch circuits Sa11 to Sa11 in FIG.
Sa1n and Sb11 to Sb1n are unnecessary, and may be configured as shown in FIG. 12 as in the above-described second embodiment.

【0164】4.応用例 以上のように、この発明が適用されたアナログ連想メモ
リでは、アナログ値を直接演算して、画像処理を行なう
ことができる。このようなアナログ連想メモリを、イメ
ージセンサに搭載するようにしても良い。
[0164] 4. APPLICATION EXAMPLES As described above, in the analog associative memory to which the present invention is applied, an analog value can be directly calculated to perform image processing. Such an analog associative memory may be mounted on an image sensor.

【0165】すなわち、図17は、MOSイメージセン
サの1画素の構成を示している。MOSイメージセンサ
では、1画素は、フォトダイオードPD1と、MOSト
ランジスタQ1とから構成されている。このようなMO
Sイメージセンサにアナログ連想メモリを搭載させる場
合、図17に示すように、フォトダイオードPD1の光
電変換信号が直接アナログ演算素子A1に入力されるよ
うに、アナログ演算素子A1が配設される。
That is, FIG. 17 shows a configuration of one pixel of the MOS image sensor. In the MOS image sensor, one pixel includes a photodiode PD1 and a MOS transistor Q1. MO like this
When an analog associative memory is mounted on the S image sensor, as shown in FIG. 17, the analog operation element A1 is provided so that the photoelectric conversion signal of the photodiode PD1 is directly input to the analog operation element A1.

【0166】なお、このようにアナログ演算素子A1を
配設すると、各画素毎に差動増幅回路が挿入されたこと
になり、また、データ線DLを、MOSイメージセンサ
の信号線と兼用することも可能である。
By arranging the analog operation element A1 in this way, a differential amplifier circuit is inserted for each pixel, and the data line DL also serves as a signal line of the MOS image sensor. Is also possible.

【0167】また、上述の例では、全て、NMOSの差
動増幅回路からアナログ演算素子を構成しているが、C
MOS構成の差動増幅回路からアナログ演算素子を構成
するようにしても良い。
In the above example, the analog operation element is constituted by the NMOS differential amplifier circuit.
The analog operation element may be configured by a differential amplifier circuit having a MOS configuration.

【0168】また、スタックゲート型トランジスタのフ
ローティングゲートへの電荷の注入方法は、チャンネル
注入、ホットエレクトロン注入等、他の方法があり、こ
れらの方法を用いて、スタックゲート型トランジスタの
フローティングゲートへの電荷を注入するようにしても
良い。
There are other methods for injecting charges into the floating gate of the stacked gate transistor, such as channel injection and hot electron injection. These methods are used to apply the method to the floating gate of the stacked gate transistor. Charges may be injected.

【0169】[0169]

【発明の効果】この発明によれば、カレントミラー型の
負荷回路を有する差動増幅回路の一方にアナログ記憶素
子が設けられ、このアナログ記憶素子にリファレンスア
ナログデータに対応する値が記憶され、差動増幅回路の
他方の入力に、入力アナログデータに対応する値が与え
られ、この差動増幅回路によりリファレンスアナログデ
ータに対応する値と入力アナログデータに対応する値と
の差分に対応する値が出力されるようなアナログ演算素
子をマトリク状に配設して、アナログ連想メモリが構成
される。このようなアナログ連想メモリを用いると、構
成が簡単で、精度良く、高速に、リファレンスデータと
入力データとの差分の絶対値和を求めることができる。
According to the present invention, an analog storage element is provided on one side of a differential amplifier circuit having a current mirror type load circuit, and a value corresponding to reference analog data is stored in the analog storage element. A value corresponding to the input analog data is given to the other input of the dynamic amplifier circuit, and the differential amplifier circuit outputs a value corresponding to the difference between the value corresponding to the reference analog data and the value corresponding to the input analog data. An analog associative memory is formed by arranging such analog arithmetic elements in a matrix. When such an analog content addressable memory is used, the absolute value sum of the difference between the reference data and the input data can be obtained with a simple configuration, with high accuracy, and at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明が適用されたアナログ連想メモリの第
1の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a first embodiment of an analog associative memory to which the present invention is applied.

【図2】この発明が適用されたアナログ連想メモリの第
1の実施形態の全体構成を示す接続図である。
FIG. 2 is a connection diagram showing an overall configuration of a first embodiment of an analog associative memory to which the present invention is applied;

【図3】アナログ演算素子の第1の例を示す接続図であ
る。
FIG. 3 is a connection diagram illustrating a first example of an analog operation element.

【図4】スタックゲート型トランジスタの構成を示す断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a stacked gate transistor.

【図5】この発明が適用されたアナログ連想メモリの第
1の実施形態の変形例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a modification of the first embodiment of the analog associative memory to which the present invention is applied;

【図6】この発明が適用されたアナログ連想メモリの第
1の実施形態における電流−電圧変換回路の一例のブロ
ック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a current-voltage conversion circuit according to the first embodiment of the analog associative memory to which the present invention is applied;

【図7】差分の絶対値和を求めるための回路の一例の接
続図である。
FIG. 7 is a connection diagram of an example of a circuit for obtaining a sum of absolute values of a difference;

【図8】この発明が適用されたアナログ連想メモリの第
2の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an overall configuration of a second embodiment of the analog content addressable memory to which the present invention is applied.

【図9】この発明が適用されたアナログ連想メモリの第
2の実施形態の全体構成を示す接続図である。
FIG. 9 is a connection diagram showing an overall configuration of a second embodiment of the analog content addressable memory to which the present invention is applied.

【図10】アナログ演算素子の第2の例を示す接続図で
ある。
FIG. 10 is a connection diagram illustrating a second example of the analog operation element.

【図11】この発明が適用されたアナログ連想メモリの
第2の実施形態の変形例を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a modification of the second embodiment of the analog content addressable memory to which the present invention is applied.

【図12】差分の絶対値和を求めるための回路の他の例
の接続図である。
FIG. 12 is a connection diagram of another example of a circuit for calculating the absolute value sum of the difference.

【図13】この発明が適用されたアナログ連想メモリの
第3の実施形態の全体構成を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing an overall configuration of a third embodiment of an analog content addressable memory to which the present invention is applied.

【図14】この発明が適用されたアナログ連想メモリの
第3の実施形態の全体構成を示す接続図である。
FIG. 14 is a connection diagram showing an entire configuration of a third embodiment of an analog content addressable memory to which the present invention is applied.

【図15】アナログ演算素子の第3の例を示す接続図で
ある。
FIG. 15 is a connection diagram illustrating a third example of the analog operation element.

【図16】この発明が適用されたアナログ連想メモリの
第3の実施形態の変形例を示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a modification of the third embodiment of the analog content addressable memory to which the present invention is applied.

【図17】この発明が固体撮像素子に応用された例を示
す接続図である。
FIG. 17 is a connection diagram showing an example in which the present invention is applied to a solid-state imaging device.

【図18】従来のアナログ連想メモリの一例の説明に用
いる接続図である。
FIG. 18 is a connection diagram used for describing an example of a conventional analog associative memory.

【図19】従来のアナログ連想メモリの一例の説明に用
いる断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view used to explain an example of a conventional analog associative memory.

【図20】従来のアナログ連想メモリの一例の説明に用
いるグラフである。
FIG. 20 is a graph used to explain an example of a conventional analog associative memory.

【図21】従来のアナログ連想メモリの一例の接続図で
ある。
FIG. 21 is a connection diagram of an example of a conventional analog associative memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A11〜Amn・・・アナログ演算素子,STR1、S
TR11、STR21・・・スタックゲート型NMOS
トランジスタ,TR1〜TR4、TR11〜TR15、
TR21〜TR25・・・NMOSトランジスタ
A11 to Amn: analog operation element, STR1, S
TR11, STR21 ... Stack gate type NMOS
Transistors, TR1 to TR4, TR11 to TR15,
TR21 to TR25 ... NMOS transistors

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8247 H01L 27/10 434 29/788 29/78 371 29/792 H03F 3/45 Fターム(参考) 5F001 AA25 AB08 AC02 AC06 AD03 AH01 5F083 EP02 EP23 ER02 ER03 ER09 ER14 ER16 ER30 GA01 GA30 LA03 LA10 5J066 AA01 AA12 CA18 CA88 FA09 HA10 HA19 HA25 HA29 HA38 HA44 KA00 KA01 KA02 KA09 KA27 MA00 MA02 MA19 ND01 ND14 ND22 ND23 PD01 QA02 TA01 TA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 21/8247 H01L 27/10 434 29/788 29/78 371 29/792 H03F 3/45 F term (reference) 5F001 AA25 AB08 AC02 AC06 AD03 AH01 5F083 EP02 EP23 ER02 ER03 ER09 ER14 ER16 ER30 GA01 GA30 LA03 LA10 5J066 AA01 AA12 CA18 CA88 FA09 HA10 HA19 HA25 HA29 HA38 HA44 KA00 KA01 KA02 KA09 KA01 KA02 KA02

Claims (32)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のアナログデータと第2のアナログ
データとの差分を求めるアナログ演算素子をマトリクス
状に配列するようにしたアナログ連想メモリにおいて、 上記アナログ演算素子は、カレントミラー型の負荷回路
を有する差動増幅回路の一方にアナログ記憶素子を設け
るように構成されており、 上記アナログ記憶素子に上記第2のアナログデータに対
応する値を記憶させ、 上記差動増幅回路の他方の入力に第1のアナログデータ
に対応する値を与え、 上記差動増幅回路により上記第2のアナログデータに対
応する値と上記第1のアナログデータに対応する値との
差分に対応する値を出力させるようにしたアナログ連想
メモリ。
1. An analog associative memory in which analog arithmetic elements for obtaining a difference between first analog data and second analog data are arranged in a matrix, wherein the analog arithmetic element is a current mirror type load circuit. An analog storage element is provided in one of the differential amplifier circuits having the following. A value corresponding to the second analog data is stored in the analog storage element, and the other input of the differential amplifier circuit is A value corresponding to the first analog data is provided, and the differential amplifier circuit outputs a value corresponding to a difference between the value corresponding to the second analog data and the value corresponding to the first analog data. Analog associative memory.
【請求項2】 上記第1のアナログデータは入力アナロ
グデータであり、上記第2のアナログデータはリファレ
ンスアナログデータである請求項1に記載のアナログ連
想メモリ。
2. The analog associative memory according to claim 1, wherein said first analog data is input analog data, and said second analog data is reference analog data.
【請求項3】 カレントミラー型の負荷回路を有する差
動増幅回路の一方にアナログ記憶素子を設け、 上記アナログ記憶素子に上記第2のアナログデータに対
応する値を記憶させ、 上記差動増幅回路の他方の入力に第1のアナログデータ
に対応する値を与え、 上記差動増幅回路により上記第2のアナログデータに対
応する値と上記第1のアナログデータに対応する値との
差分に対応する値を出力させるようにしたアナログ演算
素子。
3. An analog storage element is provided on one side of a differential amplifier circuit having a current mirror type load circuit, and a value corresponding to the second analog data is stored in the analog storage element. A value corresponding to the first analog data is given to the other input of the differential amplifier, and the differential amplifier circuit corresponds to the difference between the value corresponding to the second analog data and the value corresponding to the first analog data. An analog operation element that outputs a value.
【請求項4】 上記第1のアナログデータは入力アナロ
グデータであり、上記第2のアナログデータはリファレ
ンスアナログデータである請求項3に記載のアナログ演
算素子。
4. The analog operation element according to claim 3, wherein said first analog data is input analog data, and said second analog data is reference analog data.
【請求項5】 第1のアナログデータと第2のアナログ
データとの差分を求めるアナログ演算素子をマトリクス
状に配列するようにしたアナログ連想メモリにおいて、 上記アナログ演算素子は、 MOSトランジスタとスタックゲート型MOSトランジ
スタとからなる差動増幅回路と、 上記第1のMOSトランジスタとスタックゲート型MO
Sトランジスタとからなる差動増幅回路と基準電位間に
接続されたカレントミラー型の負荷回路と、 上記MOSトランジスタのゲートから導出された第1の
入力端子と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのコントロー
ルゲートから導出された第2の入力端子と、 上記カレントミラー型の負荷回路と上記スタックゲート
型MOSトランジスタとの接続点から導出された出力端
子とを備え、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのフローティ
ングゲート電位を、所定の電位をコントロールゲートに
印加したときに第2のアナログデータの値になるように
設定しておき、 上記第1の入力端子に上記第1のアナログデータに応じ
た値を印加し、上記第2の入力端子に上記所定の電位を
印加し、 上記出力端子から上記第2のアナログデータの値と上記
第1のアナログデータの値と差分に対応する電流を出力
させるようにしたアナログ連想メモリ。
5. An analog associative memory in which analog arithmetic elements for obtaining a difference between first analog data and second analog data are arranged in a matrix, wherein the analog arithmetic elements are a MOS transistor and a stack gate type. A differential amplifier circuit comprising a MOS transistor, and the first MOS transistor and a stack gate type MO.
A current mirror type load circuit connected between a differential amplifier circuit including an S transistor and a reference potential; a first input terminal derived from a gate of the MOS transistor; a control gate of the stack gate type MOS transistor And an output terminal derived from a connection point between the current mirror type load circuit and the stack gate type MOS transistor, and a floating gate potential of the stack gate type MOS transistor. Setting a predetermined potential to the value of the second analog data when the predetermined potential is applied to the control gate; applying a value corresponding to the first analog data to the first input terminal; The predetermined potential is applied to a second input terminal, and the second analog data is applied from the output terminal. Analog Associative memory so as to output a current corresponding to the data value and the first analog data value and the difference.
【請求項6】 上記第1のアナログデータは入力アナロ
グデータであり、上記第2のアナログデータはリファレ
ンスアナログデータである請求項5に記載のアナログ連
想メモリ。
6. The analog associative memory according to claim 5, wherein said first analog data is input analog data, and said second analog data is reference analog data.
【請求項7】 同一の列方向に並ぶ上記アナログ演算素
子の出力電流を加算して電圧に変換する電流−電圧変換
回路を設けるようにした請求項5に記載のアナログ連想
メモリ。
7. The analog associative memory according to claim 5, further comprising a current-voltage conversion circuit for adding output currents of the analog operation elements arranged in the same column direction and converting the output current into a voltage.
【請求項8】 1つの演算要素に対してリファレンスア
ナログデータから入力アナログデータを減算する第1の
アナログ演算素子と、入力アナログデータからリファレ
ンスアナログデータを減算する第2のアナログ演算素子
と、 上記第1及び第2のアナログ演算素子の夫々に対して設
けられ、1方向にのみ上記第1及び第2のアナログ演算
素子の出力電流に応じた電流を出力する第1及び第2の
カレントミラー回路と、 同一の列方向に並ぶ上記第1又は第2のカレントミラー
回路の出力電流を加算して電圧に変換する電流−電圧変
換回路とを設けるようにした請求項5に記載のアナログ
連想メモリ。
8. A first analog operation element for subtracting input analog data from reference analog data for one operation element, a second analog operation element for subtracting reference analog data from input analog data, A first and a second current mirror circuit provided for each of the first and second analog operation elements and outputting a current corresponding to the output current of the first and second analog operation elements only in one direction; 6. The analog associative memory according to claim 5, further comprising: a current-voltage conversion circuit for adding an output current of said first or second current mirror circuit arranged in the same column direction and converting the output current into a voltage.
【請求項9】 上記第2の入力端子を介して上記スタッ
クゲート型MOSトランジスタのコントロールゲートに
書き込み電位を印加すると共に、上記出力端子を介して
上記スタックゲート型トランジスタのソース拡散層にバ
イアス電位を印加して書き込みを断続的に行ない、 上記書き込みを断続的に行なう間に、上記第1の入力端
子を介して上記MOSトランジスタのゲートにリファレ
ンスアナログデータの値を印加し、上記第2の入力端子
を介して上記スタックゲート型MOSトランジスタのコ
ントロールゲートに上記所定の電位を印加し、 上記出力端子の電流を検出して、上記スタックゲート型
MOSトランジスタのフローティングゲート電位が上記
所定の電位をコントロールゲートに印加したときに上記
第2のアナログデータに相当する値になったか否かをベ
リファイするようにした請求項5に記載のアナログ連想
メモリ。
9. A write potential is applied to the control gate of the stack gate type MOS transistor via the second input terminal, and a bias potential is applied to a source diffusion layer of the stack gate type transistor via the output terminal. The write operation is performed intermittently, and while the write operation is performed intermittently, the value of reference analog data is applied to the gate of the MOS transistor via the first input terminal, and the second input terminal The predetermined potential is applied to the control gate of the stack gate type MOS transistor via the above, and the current of the output terminal is detected, and the floating gate potential of the stack gate type MOS transistor sets the predetermined potential to the control gate. When applied, it corresponds to the second analog data. Analog associative memory according to claim 5 which is adapted to verify whether it is a value.
【請求項10】 上記スタックゲート型MOSトランジ
スタに対して並列に複数のスタックゲート型MOSトラ
ンジスタを接続するようにした請求項5に記載のアナロ
グ連想メモリ。
10. The analog content addressable memory according to claim 5, wherein a plurality of stack gate MOS transistors are connected in parallel to said stack gate MOS transistor.
【請求項11】 MOSトランジスタとスタックゲート
型MOSトランジスタとからなる差動増幅回路と、 上記第1のMOSトランジスタとスタックゲート型MO
Sトランジスタとからなる差動増幅回路と基準電位間に
接続されたカレントミラー型の負荷回路と、 上記MOSトランジスタのゲートから導出された第1の
入力端子と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのコントロー
ルゲートから導出された第2の入力端子と、 上記カレントミラー型の負荷回路と上記スタックゲート
型MOSトランジスタとの接続点から導出された出力端
子とを備え、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのフローティ
ングゲート電位を、所定の電位をコントロールゲートに
印加したときに第2のアナログデータの値になるように
設定しておき、 上記第1の入力端子に第1のアナログデータに応じた値
を印加し、上記第2の入力端子に上記所定の電位を印加
し、 上記出力端子から上記第2のアナログデータの値と上記
第1のアナログデータの値と差分に対応する電流を出力
させるようにしたアナログ演算素子。
11. A differential amplifier circuit comprising a MOS transistor and a stack gate type MOS transistor; and a first MOS transistor and a stack gate type MO transistor.
A current mirror type load circuit connected between a differential amplifier circuit including an S transistor and a reference potential; a first input terminal derived from a gate of the MOS transistor; a control gate of the stack gate type MOS transistor And an output terminal derived from a connection point between the current mirror type load circuit and the stack gate type MOS transistor, and a floating gate potential of the stack gate type MOS transistor. Setting a predetermined potential to the value of the second analog data when applied to the control gate; applying a value corresponding to the first analog data to the first input terminal; And applying the predetermined potential to the input terminal of the second analog data from the output terminal. Analog computation device so as to output a current corresponding to the value in the first analog data value and the difference.
【請求項12】 上記第1のアナログデータは入力アナ
ログデータであり、上記第2のアナログデータはリファ
レンスアナログデータである請求項11に記載のアナロ
グ演算素子。
12. The analog operation element according to claim 11, wherein said first analog data is input analog data, and said second analog data is reference analog data.
【請求項13】 上記第2の入力端子を介して上記スタ
ックゲート型MOSトランジスタのコントロールゲート
に書き込み電位を印加すると共に、上記出力端子を介し
て上記スタックゲート型トランジスタのソース拡散層に
バイアス電位を印加して書き込みを断続的に行ない、 上記書き込みを断続的に行なう間に、上記第1の入力端
子を介して上記MOSトランジスタのゲートにリファレ
ンスアナログデータの値を印加し、上記第2の入力端子
を介して上記スタックゲート型MOSトランジスタのコ
ントロールゲートに上記所定の電位を印加し、 上記出力端子の電流を検出して、上記スタックゲート型
MOSトランジスタのフローティングゲート電位が上記
所定の電位をコントロールゲートに印加したときに上記
第2のアナログデータに相当する値になったか否かをベ
リファイするようにした請求項11に記載のアナログ演
算素子。
13. A write potential is applied to the control gate of the stack gate type MOS transistor via the second input terminal, and a bias potential is applied to the source diffusion layer of the stack gate type transistor via the output terminal. The write operation is performed intermittently, and while the write operation is performed intermittently, the value of reference analog data is applied to the gate of the MOS transistor via the first input terminal, and the second input terminal The predetermined potential is applied to the control gate of the stack gate type MOS transistor via the above, and the current of the output terminal is detected, and the floating gate potential of the stack gate type MOS transistor sets the predetermined potential to the control gate. Equivalent to the above second analog data when applied Analog computation device according to claim 11 which is as to verify whether or not it is that value.
【請求項14】上記スタックゲート型MOSトランジス
タに対して並列に複数のスタックゲート型MOSトラン
ジスタを接続するようにした請求項11に記載のアナロ
グ演算素子。
14. The analog operation element according to claim 11, wherein a plurality of stack gate MOS transistors are connected in parallel to said stack gate MOS transistor.
【請求項15】 第1のアナログデータと第2のアナロ
グデータとの差分を求めるアナログ演算素子をマトリク
ス状に配列するようにしたアナログ連想メモリにおい
て、 上記アナログ演算素子は、 第1のMOSトランジスタと第2のMOSトランジスタ
とからなる差動増幅回路と、 上記第1のMOSトランジスタと上記第2のMOSトラ
ンジスタとからなる差動増幅回路と基準電位間に接続さ
れたカレントミラー型の負荷回路と、 上記第2のMOSトランジスタのゲートに対するソース
フォロワ回路を構成するスタックゲート型MOSトラン
ジスタと、 上記第1のMOSトランジスタのゲートから導出された
第1の入力端子と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのコントロー
ルゲートから導出された第2の入力端子と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのドレインか
ら導出された第3の入力端子と、 上記カレントミラー型の負荷回路と上記第2のMOSト
ランジスタとの接続点から導出された出力端子とを備
え、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのスレショル
ド電圧を、所定の電位をコントロールゲートに印加した
ときに第2のアナログデータの値になるように設定して
おき、 上記第1の入力端子に上記第1のアナログデータに応じ
た値を印加し、上記第2の入力端子に上記所定の電位を
印加し、 上記出力端子から上記第2のアナログデータの値と上記
第1のアナログデータの値と差分に対応する電流を出力
させるようにしたアナログ連想メモリ。
15. An analog associative memory in which analog arithmetic elements for obtaining a difference between first analog data and second analog data are arranged in a matrix, wherein the analog arithmetic elements are a first MOS transistor and a first MOS transistor. A differential amplifier circuit including a second MOS transistor; a current mirror type load circuit connected between a differential amplifier circuit including the first MOS transistor and the second MOS transistor and a reference potential; A stack gate MOS transistor forming a source follower circuit for the gate of the second MOS transistor; a first input terminal derived from the gate of the first MOS transistor; a control gate of the stack gate MOS transistor A second input terminal derived from A third input terminal derived from the drain of the gated MOS transistor; and an output terminal derived from a connection point between the current mirror type load circuit and the second MOS transistor. A threshold voltage of the transistor is set so as to be a value of the second analog data when a predetermined potential is applied to the control gate, and a value corresponding to the first analog data is input to the first input terminal. Is applied, the predetermined potential is applied to the second input terminal, and a current corresponding to a difference between the value of the second analog data and the value of the first analog data is output from the output terminal. Analog associative memory.
【請求項16】 上記第1のアナログデータは入力アナ
ログデータであり、上記第2のアナログデータはリファ
レンスアナログデータである請求項15に記載のアナロ
グ連想メモリ。
16. The analog associative memory according to claim 15, wherein said first analog data is input analog data, and said second analog data is reference analog data.
【請求項17】 同一の列方向に並ぶ上記アナログ演算
素子の出力電流を加算して電圧に変換する電流−電圧変
換回路を設けるようにした請求項15に記載のアナログ
連想メモリ。
17. The analog associative memory according to claim 15, further comprising a current-voltage conversion circuit for adding output currents of the analog operation elements arranged in the same column direction and converting the output current into a voltage.
【請求項18】 1つの演算要素に対してリファレンス
アナログデータから入力アナログデータを減算する第1
のアナログ演算素子と、入力アナログデータからリファ
レンスアナログデータを減算する第2のアナログ演算素
子と、 上記第1及び第2のアナログ演算素子の夫々に対して設
けられ、1方向にのみ上記第1及び第2のアナログ演算
素子の出力電流に応じた電流を出力する第1及び第2の
カレントミラー回路と、 同一の列方向に並ぶ上記第1又は第2のカレントミラー
回路の出力電流を加算して電圧に変換する電流−電圧変
換回路とを設けるようにした請求項15に記載のアナロ
グ連想メモリ。
18. A first operation for subtracting input analog data from reference analog data for one operation element.
, An analog operation element for subtracting reference analog data from input analog data, and a first analog operation element provided for each of the first and second analog operation elements. The first and second current mirror circuits that output currents according to the output current of the second analog operation element, and the output currents of the first or second current mirror circuits arranged in the same column direction are added. The analog associative memory according to claim 15, further comprising a current-voltage conversion circuit that converts the voltage into a voltage.
【請求項19】 上記第2の入力端子を介して上記スタ
ックゲート型MOSトランジスタのコントロールゲート
に書き込み電位を印加すると共に、上記第3の入力端子
を介してスタックゲート型トランジスタのドレイン拡散
層にバイアス電位を印加して書き込みを断続的に行な
い、 上記書き込みを断続的に行なう間に、上記第1の入力端
子を介して上記第1のMOSトランジスタのゲートにリ
ファレンスアナログデータの値を印加し、上記第1のス
タックゲート型MOSトランジスタのソースフォロワを
通じて上記所定の電位を上記第2のMOSトランジスタ
のゲートに印加し、 上記出力端子の電流を検出して、上記スタックゲート型
MOSトランジスタのスレショルド電圧が上記所定の電
位をコントロールゲートに印加したときに上記リファレ
ンスアナログデータに相当する値になったか否かをベリ
ファイするようにした請求項15に記載のアナログ連想
メモリ。
19. A write potential is applied to the control gate of the stacked gate MOS transistor via the second input terminal, and a bias is applied to the drain diffusion layer of the stacked gate transistor via the third input terminal. Writing is performed intermittently by applying a potential. While the writing is performed intermittently, the value of reference analog data is applied to the gate of the first MOS transistor via the first input terminal. The predetermined potential is applied to the gate of the second MOS transistor through the source follower of the first stacked gate MOS transistor, and the current at the output terminal is detected. When a predetermined potential is applied to the control gate, Analog associative memory according to claim 15 which is adapted to verify whether it is a value corresponding to the Reference analog data.
【請求項20】 上記スタックゲート型MOSトランジ
スタに対して並列に複数のスタックゲート型MOSトラ
ンジスタを接続するようにした請求項15に記載のアナ
ログ連想メモリ。
20. The analog content addressable memory according to claim 15, wherein a plurality of stack gate MOS transistors are connected in parallel to said stack gate MOS transistor.
【請求項21】 第1のMOSトランジスタと第2のM
OSトランジスタとからなる差動増幅回路と、 上記第1のMOSトランジスタと上記第2のMOSトラ
ンジスタとからなる差動増幅回路と基準電位間に接続さ
れたカレントミラー型の負荷回路と、 上記第2のMOSトランジスタのゲートに対するソース
フォロワ回路を構成するスタックゲート型MOSトラン
ジスタと、 上記第1のMOSトランジスタのゲートから導出された
第1の入力端子と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのコントロー
ルゲートから導出された第2の入力端子と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのドレインか
ら導出された第3の入力端子と、 上記カレントミラー型の負荷回路と上記第2のMOSト
ランジスタとの接続点から導出された出力端子とを備
え、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのスレショル
ド電圧を、所定の電位をコントロールゲートに印加した
ときに第2のアナログデータの値になるように設定して
おき、 上記第1の入力端子に第1のアナログデータに応じた値
を印加し、上記第2の入力端子に上記所定の電位を印加
し、 上記出力端子から上記第2のアナログデータの値と上記
第1のアナログデータの値と差分に対応する電流を出力
させるようにしたアナログ演算素子。
21. A first MOS transistor and a second MOS transistor
A differential amplifier circuit including an OS transistor; a current mirror type load circuit connected between a differential amplifier circuit including the first MOS transistor and the second MOS transistor and a reference potential; A stack gate type MOS transistor forming a source follower circuit for the gate of the MOS transistor, a first input terminal derived from the gate of the first MOS transistor, and a control gate of the stack gate type MOS transistor A second input terminal, a third input terminal derived from the drain of the stack gate type MOS transistor, and an output derived from a connection point between the current mirror type load circuit and the second MOS transistor. And the above-mentioned stack gate type MOS transistor The threshold voltage of the first input terminal is set so as to become the value of the second analog data when a predetermined potential is applied to the control gate, and the value corresponding to the first analog data is input to the first input terminal. Applying the predetermined potential to the second input terminal, and outputting a current corresponding to a difference between the value of the second analog data and the value of the first analog data from the output terminal. Analog computing element.
【請求項22】 上記第1のアナログデータは入力アナ
ログデータであり、上記第2のアナログデータはリファ
レンスアナログデータである請求項21に記載のアナロ
グ演算素子。
22. The analog operation element according to claim 21, wherein the first analog data is input analog data, and the second analog data is reference analog data.
【請求項23】 上記第2の入力端子を介して上記スタ
ックゲート型MOSトランジスタのコントロールゲート
に書き込み電位を印加すると共に、上記第3の入力端子
を介してスタックゲート型トランジスタのドレイン拡散
層にバイアス電位を印加して書き込みを断続的に行な
い、 上記書き込みを断続的に行なう間に、上記第1の入力端
子を介して上記第1のMOSトランジスタのゲートにリ
ファレンスアナログデータの値を印加し、上記第1のス
タックゲート型MOSトランジスタのソースフォロワを
通じて上記所定の電位を上記第2のMOSトランジスタ
のゲートに印加し、 上記出力端子の電流を検出して、上記スタックゲート型
MOSトランジスタのスレショルド電圧が上記所定の電
位をコントロールゲートに印加したときに上記リファレ
ンスアナログデータに相当する値になったか否かをベリ
ファイするようにした請求項21に記載のアナログ演算
素子。
23. A write potential is applied to the control gate of the stack gate type MOS transistor via the second input terminal, and a bias is applied to the drain diffusion layer of the stack gate type transistor via the third input terminal. Writing is performed intermittently by applying a potential. While the writing is performed intermittently, the value of reference analog data is applied to the gate of the first MOS transistor via the first input terminal. The predetermined potential is applied to the gate of the second MOS transistor through the source follower of the first stacked gate MOS transistor, and the current at the output terminal is detected. When a predetermined potential is applied to the control gate, Analog computation device according to claim 21 which is adapted to verify whether it is a value corresponding to the Reference analog data.
【請求項24】 上記スタックゲート型MOSトランジ
スタに対して並列に複数のスタックゲート型MOSトラ
ンジスタを接続するようにした請求項21に記載のアナ
ログ演算素子。
24. The analog operation element according to claim 21, wherein a plurality of stack gate MOS transistors are connected in parallel to said stack gate MOS transistor.
【請求項25】 第1のアナログデータと第2のアナロ
グデータとの差分を求めるアナログ演算素子をマトリク
ス状に配列するようにしたアナログ連想メモリにおい
て、 上記アナログ演算素子は、 MOSトランジスタとスタックゲート型MOSトランジ
スタとからなる差動増幅回路と、 上記第1のMOSトランジスタとスタックゲート型MO
Sトランジスタとからなる差動増幅回路と基準電位間に
接続されたカレントミラー型の負荷回路と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのフローティ
ングゲートと上記MOSトランジスタとの間に設けられ
たスイッチングトランジスタと、 上記MOSトランジスタのゲートから導出された第1の
入力端子と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのコントロー
ルゲートから導出された第2の入力端子と、 上記カレントミラー型の負荷回路と上記スタックゲート
型MOSトランジスタとの接続点から導出された出力端
子とを備え、 上記スイッチングトランジスタを介して上記スタックゲ
ート型MOSトランジスタのフローティングゲート電位
を、所定の電位をコントロールゲートに印加したときに
上記第2のアナログデータの値になるように設定してお
き、 上記第1の入力端子に上記第1のアナログデータに応じ
た値を印加し、上記第2の入力端子に上記所定の電位を
印加し、 上記出力端子から上記第2のアナログデータの値と上記
第1のアナログデータの値と差分に対応する電流を出力
させるようにしたアナログ連想メモリ。
25. An analog associative memory in which analog arithmetic elements for obtaining a difference between first analog data and second analog data are arranged in a matrix, wherein the analog arithmetic elements are a MOS transistor and a stack gate type. A differential amplifier circuit comprising a MOS transistor, and the first MOS transistor and a stack gate type MO.
A current mirror type load circuit connected between a differential amplifier circuit including an S transistor and a reference potential; a switching transistor provided between a floating gate of the stack gate type MOS transistor and the MOS transistor; A first input terminal derived from the gate of the MOS transistor, a second input terminal derived from the control gate of the stack gate type MOS transistor, the current mirror type load circuit and the stack gate type MOS transistor. An output terminal derived from a connection point of the second analog data when the floating gate potential of the stack gate type MOS transistor is applied to the control gate via the switching transistor. The first input terminal is applied with a value corresponding to the first analog data, the second input terminal is applied with the predetermined potential, and the output terminal is connected to the second terminal. An analog content addressable memory configured to output a current corresponding to a difference between the value of the second analog data and the value of the first analog data.
【請求項26】 上記第1のアナログデータは入力アナ
ログデータであり、上記第2のアナログデータはリファ
レンスアナログデータである請求項25に記載のアナロ
グ連想メモリ。
26. The analog associative memory according to claim 25, wherein said first analog data is input analog data, and said second analog data is reference analog data.
【請求項27】 同一の列方向に並ぶ上記アナログ演算
素子の出力電流を加算して電圧に変換する電流−電圧変
換回路を設けるようにした請求項25に記載のアナログ
連想メモリ。
27. The analog content addressable memory according to claim 25, further comprising a current-voltage conversion circuit for adding output currents of said analog arithmetic elements arranged in the same column direction and converting the output current into a voltage.
【請求項28】 1つの演算要素に対してリファレンス
アナログデータから入力アナログデータを減算する第1
のアナログ演算素子と、入力アナログデータからリファ
レンスアナログデータを減算する第2のアナログ演算素
子と、 上記第1及び第2のアナログ演算素子の夫々に対して設
けられ、1方向にのみ上記第1及び第2のアナログ演算
素子の出力電流に応じた電流を出力する第1及び第2の
カレントミラー回路と、 同一の列方向に並ぶ上記第1又は第2のカレントミラー
回路の出力電流を加算して電圧に変換する電流−電圧変
換回路とを設けるようにした請求項25に記載のアナロ
グ連想メモリ。
28. A first method for subtracting input analog data from reference analog data for one operation element.
, An analog operation element for subtracting reference analog data from input analog data, and a first analog operation element provided for each of the first and second analog operation elements. The first and second current mirror circuits that output currents according to the output current of the second analog operation element, and the output currents of the first or second current mirror circuits arranged in the same column direction are added. 26. The analog associative memory according to claim 25, further comprising a current-voltage conversion circuit that converts the voltage into a voltage.
【請求項29】 上記スタックゲート型MOSトランジ
スタに対して並列に複数のスタックゲート型MOSトラ
ンジスタを接続するようにした請求項25に記載のアナ
ログ連想メモリ。
29. The analog associative memory according to claim 25, wherein a plurality of stack gate type MOS transistors are connected in parallel to said stack gate type MOS transistor.
【請求項30】 MOSトランジスタとスタックゲート
型MOSトランジスタとからなる差動増幅回路と、 上記第1のMOSトランジスタとスタックゲート型MO
Sトランジスタとからなる差動増幅回路と基準電位間に
接続されたカレントミラー型の負荷回路と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのフローティ
ングゲートと上記MOSトランジスタとの間に設けられ
たスイッチングトランジスタと、 上記MOSトランジスタのゲートから導出された第1の
入力端子と、 上記スタックゲート型MOSトランジスタのコントロー
ルゲートから導出された第2の入力端子と、 上記カレントミラー型の負荷回路と上記スタックゲート
型MOSトランジスタとの接続点から導出された出力端
子とを備え、 上記スイッチングトランジスタを介して上記スタックゲ
ート型MOSトランジスタのフローティングゲート電位
を、所定の電位をコントロールゲートに印加したときに
第2のアナログデータの値になるように設定しておき、 上記第1の入力端子に第1のアナログデータに応じた値
を印加し、上記第2の入力端子に上記所定の電位を印加
し、 上記出力端子から上記第2のアナログデータの値と上記
第1のアナログデータの値と差分に対応する電流を出力
させるようにしたアナログ演算素子。
30. A differential amplifier circuit comprising a MOS transistor and a stack gate type MOS transistor; and a first MOS transistor and a stack gate type MOS transistor.
A current mirror type load circuit connected between a differential amplifier circuit including an S transistor and a reference potential; a switching transistor provided between a floating gate of the stack gate type MOS transistor and the MOS transistor; A first input terminal derived from the gate of the MOS transistor, a second input terminal derived from the control gate of the stack gate type MOS transistor, the current mirror type load circuit and the stack gate type MOS transistor. And an output terminal derived from the connection point of the above. The floating gate potential of the stack gate type MOS transistor is changed to the value of the second analog data when a predetermined potential is applied to the control gate via the switching transistor. What The first input terminal is applied with a value corresponding to the first analog data, the second input terminal is applied with the predetermined potential, and the output terminal is connected to the second input terminal. An analog operation element configured to output a current corresponding to a difference between the value of the analog data and the value of the first analog data.
【請求項31】 上記第1のアナログデータは入力アナ
ログデータであり、上記第2のアナログデータはリファ
レンスアナログデータである請求項30に記載のアナロ
グ演算素子。
31. The analog operation element according to claim 30, wherein the first analog data is input analog data, and the second analog data is reference analog data.
【請求項32】 上記スタックゲート型MOSトランジ
スタに対して並列に複数のスタックゲート型MOSトラ
ンジスタを接続するようにした請求項30に記載のアナ
ログ演算素子。
32. The analog operation element according to claim 30, wherein a plurality of stack gate MOS transistors are connected in parallel to said stack gate MOS transistor.
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