JP2017538994A - ニューロモーフィック・シナプス、そのアレイ、および、そのシステム - Google Patents
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Abstract
Description
各々が読み出し部および書き込み部を有する、前ニューロン活動信号および後ニューロン活動信号をそれぞれ受け取るための、第1の入力端子および第2の入力端子と、
前記メモリ・セルの抵抗に依存するシナプス出力信号を提供するための出力端子と
を有し、
前記回路網は、前記シナプス出力信号が、出力端子で、前ニューロン活動信号の読み出し部の第1の入力端子での付与に応答して提供されるように、ならびに、メモリ・セルの抵抗をプログラムするためのプログラミング信号が、セルに、それぞれ第1の入力端子および第2の入力端子での、前ニューロン活動信号および後ニューロン活動信号の書き込み部の同時の付与に応答して付与されるように動作可能である、
ニューロモーフィック・シナプスを提供する。
これは、可変抵抗RPCMに依存的であり、次式により与えられる、シナプス出力信号VOUTを生み出す。
このシナプス出力信号VOUTは、後ニューロン回路13上に伝搬させられる緩シナプス電位を表す。
しかしながら第1の抵抗器R1は、このセル電流が、セル抵抗を変化させるには不充分であるように選択される。ゆえに、単独での前ニューロン回路12の発火に起因するシナプス強度の修正は存しない。
第2の抵抗器R2は、このセル電流が、セル抵抗を変化させるには不充分であるように選択される。ゆえに、単独での後ニューロン回路13の発火に起因するシナプス強度の修正は存しない。出力端子23での出力電圧Vは、次式により与えられる。
この実施形態では後ニューロン回路13は、シナプス11からの後ニューロン回路13の入力を、書き込み部V2Wの間はディセーブルするように適応させられる。これは、ここでの出力電圧Vに起因する何らかのシナプス出力の伝搬を防止する。
が、後ニューロン回路13に伝搬させられる。図の下部は、第1の入力端子21、第2の入力端子22での、書き込み部V1WおよびV2Wの同時の付与に関する構成を示す。第1のスイッチS1は閉成され、第2の抵抗器R2を短絡させる。出力端子23での電圧は、したがって0Vであり、後ニューロン回路13へのシナプス電位の伝搬は存しない。しかしながらここでは、第2のスイッチS2が、さらには閉成され、第1の抵抗器R1を分離する。これは、動作のプログラミング・モードをもたらし、そのモードではV2Wが、セルにプログラミング信号として付与され、次式のセル電流を結果として生じさせる。
書き込み部V2Wの振幅は、しきい値スイッチングに対して要されるレベルより上であり、そのことによりセル電流は、セル抵抗の再プログラミングをもたらす。この実施形態での動作パラメータは、書き込み部V2Wの付与が、セル抵抗の増分低減を生み出すようにセットされる。詳細には、シナプス動作に先行して、高抵抗RESET状態にあるPCMセル15に関しては、セルの累積特性は、セル抵抗が、書き込み部V2Wの連続的な付与によって、完全に結晶質の低抵抗「SET」状態に向かって徐々に減少することになるということを意味する。ゆえにシナプス荷重は、前ニューロン回路および後ニューロン回路の連続的な同時の発火によって、徐々に増大することになる。
Claims (18)
- 回路網内で接続される抵抗性メモリ・セルを備えるニューロモーフィック・シナプスであって、前記回路網は、
各々が読み出し部および書き込み部を有する、前ニューロン活動信号および後ニューロン活動信号をそれぞれ受け取るための、第1の入力端子および第2の入力端子と、
前記メモリ・セルの抵抗に依存するシナプス出力信号を提供するための出力端子と
を有し、
前記回路網は、前記シナプス出力信号が、前記出力端子で、前記前ニューロン活動信号の前記読み出し部の前記第1の入力端子での付与に応答して提供されるように、ならびに、前記メモリ・セルの抵抗をプログラムするためのプログラミング信号が、前記セルに、それぞれ前記第1の入力端子および前記第2の入力端子での、前記前ニューロン活動信号および前記後ニューロン活動信号の前記書き込み部の同時の付与に応答して付与されるように動作可能である、
ニューロモーフィック・シナプス。 - 前記回路網は、同一の前ニューロン活動信号および後ニューロン活動信号による動作に対して適応させられる、請求項1に記載のシナプス。
- 前記回路網は、前記プログラミング信号が、前記セルに、前記入力端子での前記書き込み部の同時の付与の期間の間に付与されるように適応させられる、請求項1または2に記載のシナプス。
- 前記回路網は、前記プログラミング信号が、前記入力端子での前記前ニューロン活動信号および前記後ニューロン活動信号の少なくとも1つの前記書き込み部の形状に依存するように適応させられる、請求項1ないし3のいずれかに記載のシナプス。
- 前記回路網は、前記回路網が、前記メモリ・セルへの前記プログラミング信号の付与、および、前記出力端子での前記シナプス出力信号の提供を選択的にもたらすように、前記活動信号の少なくとも1つに依存した形で構成可能なスイッチ・セットを含む、請求項1ないし4のいずれかに記載のシナプス。
- 前記スイッチ・セットは、第1のスイッチおよび第2のスイッチを備える、請求項5に記載のシナプス。
- 前記回路網は、前記第1の入力端子と前記メモリ・セルの第1の電極との間で接続される第1の抵抗と、前記メモリ・セルの第2の電極と基準端子との間で接続される第2の抵抗とを含み、
前記出力端子は、前記メモリ・セルの前記第2の電極に接続され、
前記第1のスイッチは、前記第2の電極と前記基準端子との間で、前記第2の抵抗に並列に接続され、
前記第2のスイッチは、前記第2の入力端子と前記メモリ・セルの前記第1の電極との間で接続される、
請求項6に記載のシナプス。 - 前記回路網は、前記第1のスイッチが、前記前ニューロン活動信号の前記書き込み部の間は閉成され、前記第2のスイッチが、前記前ニューロン活動信号および前記後ニューロン活動信号の1つの前記書き込み部の間は閉成されるように適応させられる、請求項7に記載のシナプス。
- 前記第1の抵抗および前記第2の抵抗は、前記メモリ・セルのプログラミングを、前記入力端子での前記前ニューロン活動信号および前記後ニューロン活動信号の1つのみの付与に応答して抑制するように適応させられる、請求項7または8に記載のシナプス。
- 前記メモリ・セルは相変化メモリ・セルを備える、請求項1ないし9のいずれかに記載のシナプス。
- 実質的に、添付図面を参照して、本明細書の上記で説明したようなニューロモーフィック・シナプス。
- 複数の、請求項1ないし11のいずれかに記載のニューロモーフィック・シナプスを備えるニューロモーフィック・シナプス・アレイであって、前記シナプスは、前記アレイの論理行および論理列に割り当てられ、
各々の列でのシナプスの前記第1の入力端子は、それぞれの前ニューロン・ラインに接続されることが、使用中の対応する前ニューロン回路からの前ニューロン活動信号を供給するために行われ、
各々の行でのシナプスの前記第2の入力端子は、それぞれの後ニューロン・ラインに接続されることが、使用中の対応する後ニューロン回路からの後ニューロン活動信号を供給するために行われ、
各々の行でのシナプスの前記出力端子は、前記対応する後ニューロン回路への接続のために配置構成されることが、使用中の前記回路へのシナプス出力信号を供給するために行われる、
ニューロモーフィック・シナプス・アレイ。 - 前ニューロン回路と、後ニューロン回路と、請求項1ないし11のいずれか一項に記載のニューロモーフィック・シナプスとを備えるニューロモーフィック・システムであって、
前記前ニューロン回路は、前記シナプスの前記第1の入力端子に接続され、前記前ニューロン活動信号を、前記第1の端子への供給のために生成するように適応させられ、
前記後ニューロン回路は、前記シナプスの前記第2の入力端子に接続され、前記後ニューロン活動信号を、前記第2の端子への供給のために生成するように適応させられ、
前記後ニューロン回路は、前記シナプスの前記出力端子にさらに接続されることが、前記シナプス出力信号を受け取るために行われる、
ニューロモーフィック・システム。 - 請求項12に記載のニューロモーフィック・シナプス・アレイと、複数のニューロン回路とを備えるニューロモーフィック・システムであって、
各々のニューロン回路は、前記前ニューロン・ラインに、前記アレイのそれぞれの列に対して接続され、前記前ニューロン活動信号を、前記列でのシナプスに対して生成するように適応させられ、そのことにより前記ニューロン回路は、前記列でのシナプスに対する前記前ニューロン回路として働き、
各々のニューロン回路はさらには、前記後ニューロン・ラインに、前記アレイのそれぞれの行に対して接続され、前記後ニューロン活動信号を、前記行でのシナプスに対して生成するように適応させられ、そのことにより前記ニューロン回路は、前記行でのシナプスに対する前記後ニューロン回路として働き、
各々のニューロン回路は、前記それぞれの行でのシナプスの前記出力端子にさらに接続されることが、前記シナプス出力信号を、前記行でのシナプスから受け取るために行われる、
ニューロモーフィック・システム。 - 前記ニューロン回路は、前記前ニューロン活動信号および前記後ニューロン活動信号が同一であるように適応させられる、請求項13または14に記載のシステム。
- 前記回路網は、前記プログラミング信号が、前記メモリ・セルに、前記シナプスの前記入力端子での前記書き込み部の同時の付与の前記期間の間に付与されるように適応させられ、
前記回路網は、前記プログラミング信号が、前記入力端子での前記前ニューロン活動信号および前記後ニューロン活動信号の少なくとも1つの前記書き込み部の形状に依存するようにさらに適応させられ、
前記活動信号の前記少なくとも1つの前記書き込み部は、前記プログラミング信号が、前記入力端子での前記前ニューロン活動信号および前記後ニューロン活動信号の相対的タイミングに依存した形で変動するように形状設定される、
請求項13ないし15のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記活動信号の前記少なくとも1つの前記書き込み部は、パルスのシーケンスを含む、請求項16に記載のシステム。
- 実質的に、添付図面を参照して、本明細書の上記で説明したようなニューロモーフィック・システム。
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