JP2018181358A - アナログ演算回路 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、本発明の一態様にかかるアナログ演算回路10の構成例を、ブロック図で示す。なお、ブロック図では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
次いで、記憶回路12の構成例について説明する。図3に、記憶回路12の構成を一例として示す。
次いで、コントローラ14の構成例について説明する。図4(A)に、コントローラ14の構成を一例として示す。
次いで、演算回路13とスイッチ15の構成例について説明する。図5に、演算回路13とスイッチ15の構成を一例として示す。
次いで、図2に示した回路11を有するアナログ演算回路10の具体的な動作の一例について、図6に示すタイミングチャートを用いて説明する。ただし、図6では、図3に示す記憶回路12と、図4(A)に示すコントローラ14と、図5に示す演算回路13及びトランジスタ15tとを、アナログ演算回路10に適用した場合のタイミングチャートを例示している。
次いで、図2に示す回路11とは異なる構成を有する、回路11の構成例について説明する。
次いで、図7に示す回路11に用いられる、コントローラ14と遅延回路33の構成例について説明する。図8に、コントローラ14と遅延回路33の構成を一例として示す。
次いで、図7に示す回路11に用いられる、演算回路13とスイッチ15の構成例について説明する。図9に、演算回路13とスイッチ15の構成を一例として示す。
次いで、図7に示した回路11を有するアナログ演算回路の具体的な動作の一例について、図10に示すタイミングチャートを用いて説明する。ただし、図10では、図3に示す記憶回路12を記憶回路12a及び記憶回路12bとしてそれぞれ用い、図8に示すコントローラ14と、図9に示す演算回路13及びトランジスタ15tとを、図7に示した回路11に適用した場合のタイミングチャートを例示している。
次いで、図5及び図9に示した演算回路13とスイッチ15の構成とは異なる、演算回路13とスイッチ15の構成例について説明する。図11に、演算回路13とスイッチ15の構成を一例として示す。
次いで、本発明の一態様にかかるアナログ演算回路10を用いた半導体装置の一例として、アナログプロセッサ85の構成例について説明する。
次いで、図12に示すアナログプロセッサ85が有する、アナログメモリ87の構成例について説明する。
次いで、図5、図9、及び図11に示した演算回路13とスイッチ15の構成とは異なる、演算回路13とスイッチ15の構成例について説明する。図13(A)に、減算回路として機能する演算回路13と、スイッチ15の構成を一例として示す。
次いで、図5、図9、図11、図13(A)に示した演算回路13とスイッチ15の構成とは異なる、演算回路13とスイッチ15の構成例について説明する。図13(B)に、対数変換回路として機能する演算回路13と、スイッチ15の構成を一例として示す。
次いで、図5、図9、図11、及び図13に示した演算回路13とスイッチ15の構成とは異なる、演算回路13とスイッチ15の構成例について説明する。図14に、逆対数変換回路として機能する演算回路13と、スイッチ15の構成を一例として示す。
次いで、図5、図9、図11、図13、及び図14に示した演算回路13とスイッチ15の構成とは異なる、演算回路13とスイッチ15の構成例について説明する。図15(A)に、反転加算回路として機能する演算回路13と、スイッチ15の構成を一例として示す。
次いで、図5、図9、図11、図13、図14、及び図15(A)に示した演算回路13とスイッチ15の構成とは異なる、演算回路13とスイッチ15の構成例について説明する。図15(B)に、非反転加算回路として機能する演算回路13と、スイッチ15の構成を一例として示す。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置の構成例について説明する。図19(A)に示す半導体装置75は、本発明の一態様にかかるアナログ演算回路を用いたアナログプロセッサ77と、入力装置76と、出力装置78とを有する。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置の構成例について説明する。図24に示す半導体装置800は、イメージセンサ801と、画像メモリ802と、本発明の一態様にかかるアナログ演算回路を用いたアナログプロセッサ803と、表示装置804とを有する。イメージセンサ801は入力装置に相当し、表示装置804は出力装置に相当する。
図20に、本発明の一態様にかかるアナログ演算回路の断面構造を、一例として示す。なお、図20では、図3に示す記憶回路12が有するトランジスタ16と、容量素子17と、図5に示す演算回路13が有するトランジスタ26の断面図を、例示している。そして、図20では、容量素子17と、酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタ16とが、単結晶のシリコン基板にチャネル形成領域を有するトランジスタ26上に形成されている場合を例示している。
次いで、酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタ90の構成例について説明する。
図23に、本発明の一態様にかかるアナログ演算回路の断面構造を、一例として示す。なお、図23では、図3に示す記憶回路12が有するトランジスタ16と、図5に示す演算回路13が有するトランジスタ26の断面図を、例示している。具体的に、破線A1−A2で示す領域では、トランジスタ16とトランジスタ26の、チャネル長方向における構造を示しており、破線A3−A4で示す領域では、トランジスタ16とトランジスタ26の、チャネル幅方向における構造を示している。ただし、本発明の一態様では、1つのトランジスタのチャネル長方向と、別の一つのトランジスタのチャネル長方向とが、必ずしも一致していなくともよい。
本発明の一態様に係る半導体装置は、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯情報端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機、医療機器などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図25に示す。
例えば、本明細書等において、トランジスタとして、様々な構造のトランジスタを用いることが出来る。よって、用いるトランジスタの種類に限定はない。トランジスタの一例としては、単結晶シリコンを有するトランジスタ、または、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶(マイクロクリスタル、ナノクリスタル、セミアモルファスとも言う)シリコンなどに代表される非単結晶半導体膜を有するトランジスタなどを用いることが出来る。または、それらの半導体を薄膜化した薄膜トランジスタ(TFT)などを用いることが出来る。TFTを用いる場合、様々なメリットがある。例えば、単結晶シリコンの場合よりも低い温度で製造できるため、製造コストの削減、又は製造装置の大型化を図ることができる。製造装置を大きくできるため、大型基板上に製造できる。または、製造温度が低いため、耐熱性の弱い基板を用いることができる。
符号の説明
11 回路
11−k 回路
11−m 回路
11−1 回路
11a 回路
11h 回路
12 記憶回路
12a 記憶回路
12b 記憶回路
13 演算回路
14 コントローラ
15 スイッチ
15t トランジスタ
16 トランジスタ
17 容量素子
18 遅延回路
18a 遅延回路
18b 遅延回路
18c 遅延回路
19 抵抗素子
20 容量素子
21 インバータ
21−1 インバータ
21−2 インバータ
21−2n インバータ
22 トランジスタ
23 トランジスタ
24 トランジスタ
25 トランジスタ
26 トランジスタ
27 トランジスタ
28 トランジスタ
29 トランジスタ
29a トランジスタ
29b トランジスタ
30 容量素子
31 配線
32 配線
33 遅延回路
34 遅延回路
35a 回路
35b 回路
36 インバータ
37 トランジスタ
38 遅延回路
39 遅延回路
40 AND回路
41 トランジスタ
42 トランジスタ
43 トランジスタ
44 抵抗素子
45 抵抗素子
46 抵抗素子
47 抵抗素子
48 抵抗素子
49 ダイオード
50 ダイオード
51 抵抗素子
52 抵抗素子
53 抵抗素子
54 抵抗素子
55 抵抗素子
56 抵抗素子
57 抵抗素子
58 抵抗素子
59 抵抗素子
60 メモリセル
61 トランジスタ
62 トランジスタ
63 容量素子
64 回路
65 トランジスタ
66 トランジスタ
67 トランジスタ
68 トランジスタ
69 トランジスタ
70 トランジスタ
71 容量素子
75 半導体装置
76 入力装置
77 アナログプロセッサ
78 出力装置
79 アナログデジタル変換回路
80 デジタルアナログ変換回路
81 デジタルプロセッサ
82 配線
83 配線
84 配線
85 アナログプロセッサ
86 I/Oインターフェース
87 アナログメモリ
88 抵抗素子
89 インバータ
90 トランジスタ
91 絶縁膜
92a 酸化物半導体膜
92b 酸化物半導体膜
92c 酸化物半導体膜
93 導電膜
94 導電膜
95 絶縁膜
96 導電膜
97 基板
400 基板
401 素子分離領域
402 不純物領域
403 不純物領域
404 チャネル形成領域
405 絶縁膜
406 ゲート電極
411 絶縁膜
412 導電膜
413 導電膜
414 導電膜
416 導電膜
417 導電膜
418 導電膜
420 絶縁膜
421 絶縁膜
422 絶縁膜
430 半導体膜
430a 酸化物半導体膜
430c 酸化物半導体膜
431 ゲート絶縁膜
432 導電膜
433 導電膜
434 ゲート電極
601 半導体基板
610 素子分離領域
611 絶縁膜
612 絶縁膜
613 絶縁膜
625 導電膜
626 導電膜
627 導電膜
634 導電膜
635 導電膜
636 導電膜
637 導電膜
644 導電膜
651 導電膜
652 導電膜
653 導電膜
654 導電膜
655 導電膜
661 絶縁膜
662 ゲート絶縁膜
663 絶縁膜
701 半導体膜
710 領域
711 領域
721 導電膜
722 導電膜
731 ゲート電極
800 半導体装置
801 イメージセンサ
802 画像メモリ
803 アナログプロセッサ
804 表示装置
805 センサアレイ
806 駆動回路
807 回路
808 画像データ
809 アナログメモリ
810 画素
5001 筐体
5002 筐体
5003 表示部
5004 表示部
5005 マイクロホン
5006 スピーカー
5007 操作キー
5008 スタイラス
5301 筐体
5302 筐体
5303 鏡
5304 接続部
5401 筐体
5402 表示部
5403 キーボード
5404 ポインティングデバイス
5601 筐体
5602 筐体
5603 表示部
5604 表示部
5605 接続部
5606 操作キー
5701 筐体
5702 表示部
5901 筐体
5902 表示部
5903 カメラ
5904 スピーカー
5905 ボタン
5906 外部接続部
5907 マイク
Claims (3)
- 複数の第1の回路を有し、
複数の前記第1の回路の一は、記憶回路と、第2の回路と、スイッチと、コントローラと、を有し、
前記記憶回路は、第1のトランジスタと、容量素子と、を有し、
前記記憶回路は、アナログ信号を保持する機能を有し、
前記第2の回路は、前記アナログ信号を用いて演算処理を行う機能を有し、
前記スイッチは、前記第2の回路への電力の供給を制御する機能を有し、
前記コントローラは、前記第1のトランジスタの導通状態を制御することで、前記記憶回路への前記アナログ信号の入力を制御する機能を有し、
k番目(kは自然数)の前記第1の回路の出力端子は、k+1番目の前記第1の回路の入力端子に電気的に接続されており、
k+1番目の前記第1の回路が有する前記コントローラは、k番目の前記第1の回路が有する前記スイッチの導通状態を制御する機能を有するアナログ演算回路。 - 請求項1において、
前記スイッチは、第2のトランジスタを有し、
前記第2のトランジスタは、酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するアナログ演算回路。 - 請求項2において、
前記酸化物半導体膜は、In、Ga、及びZnを含むアナログ演算回路。
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