JP2022500806A - 光電計算ユニット、光電計算アレイ及び光電計算方法 - Google Patents
光電計算ユニット、光電計算アレイ及び光電計算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022500806A JP2022500806A JP2021540360A JP2021540360A JP2022500806A JP 2022500806 A JP2022500806 A JP 2022500806A JP 2021540360 A JP2021540360 A JP 2021540360A JP 2021540360 A JP2021540360 A JP 2021540360A JP 2022500806 A JP2022500806 A JP 2022500806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier
- input
- area
- region
- read
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 834
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 389
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 146
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 146
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 146
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 312
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 287
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 161
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 129
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 109
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 84
- 238000011176 pooling Methods 0.000 claims description 50
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 44
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 37
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 34
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 31
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 26
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 22
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 20
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 19
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 18
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 14
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 13
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 9
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 9
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 208000017983 photosensitivity disease Diseases 0.000 claims description 3
- 231100000434 photosensitization Toxicity 0.000 claims description 3
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 44
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 34
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 238000012549 training Methods 0.000 description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06E—OPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
- G06E3/00—Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
- G06E3/001—Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
- G06E3/005—Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements using electro-optical or opto-electronic means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/06—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons
- G06N3/067—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons using optical means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
- G06F15/76—Architectures of general purpose stored program computers
- G06F15/78—Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit
- G06F15/7896—Modular architectures, e.g. assembled from a number of identical packages
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/045—Combinations of networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
- G06N3/048—Activation functions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/10—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
- H01L27/105—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components
- H01L27/1057—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components comprising charge coupled devices [CCD] or charge injection devices [CID]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Neurology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
本願は、2018年11月22日に提出された中国特許出願第201811398206.9号の優先権を主張し、上記の中国特許出願に開示される内容は、本願の一部として完全に引用される。
図面は、本発明をよく理解するように提供されるものであり、明細書の一部となり、本発明の実施形態とともに本発明を説明するために使用され、本発明を限定するものではない。
説明した実施形態は、本発明の実施形態の一部にすぎず、本発明のすべての実施形態ではないことを理解されたい。本発明に記載された実施形態に基づいて、創造的な努力をしなく当業者によって得られた他のすべての実施形態は、本発明の保護範囲に含まれるべきである。さらに、説明をより明確かつ簡潔にするために、当技術分野で周知の機能および構成の詳細な説明は省略される。
第1の実施例
図2乃至図5を参照し、本発明の第1の実施例の光電計算ユニットを説明する。
図2と図3の光電計算ユニットの正面図と立体図に示すように、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域とするP型半導体基板が存在し、左側の収集領域と右側の読出領域に区切る。前記左側の収集領域は、基板に電圧範囲が負圧であるパルスを印加し、または制御ゲートに電圧範囲が正圧であるパルスを印加し、収集領域の基板に光電子を収集するための空乏層を生成させ、光入力端の入力量として、収集された光電子の数を右側の読出領域により読み出す。前記右側の読出領域は、シャロートレンチアイソレーションと、N型ドレイン端子と、N型ソース端子とを含む。前記シャロートレンチアイソレーションは、半導体基板中部の収集領域と読出領域との中間に位置し、前記シャロートレンチアイソレーションは、エッチングによって二酸化ケイ素を充填して形成され、収集領域および読出領域の電気的な信号を隔離する。前記N型ソース端子は、読出領域内において基層媒介層に隣接する一側に位置し、イオン注入法でドープして形成される。前記N型ドレイン端子は、半導体基板の基層媒介層において前記N型ソース端子に対向する他側に位置し、同様に、イオン注入法でドープして形成される。読出時、制御ゲートに正電圧を印加し、N型ソース端子と収集領域N型ドレイン端子との間に導電チャネルを形成させ、N型ソース端子とN型ドレイン端子との間にバイアスパルス電圧を印加し、導電チャネル内の電子を加速させてソース・ドレイン間の電流を形成させる。前記ソース・ドレイン間チャネル内に電流のキャリアが形成され、制御ゲート電圧、ソース・ドレイン間電圧および収集領域で収集された光電子の数の共通に作用を受け、光入力量と電気入力量の共通に作用後の電子は、電流の形態で出力し、制御ゲート電圧、ソース・ドレイン間電圧は部品の電気入力量となり、光電子の数は部品の光入力量となる。
図5に示すように、左側の収集領域は電気容量が
キャリア収集領域および読出領域とするP基板に負パルスを印加し、またはキャリア制御領域とする制御ゲートに正のパルスを印加する時、基板は空乏状態になり、光入力信号とする光子を収集して光電子を生成させ、空乏領域にとってρ=qNAとなり、ただし、NAはドープ濃度である。
これで、部品が乗算器として動作する表現式を取得する。
図6乃至図8を参照し、本発明の第2の実施例による光電計算ユニットを説明する。
図6と図7の光電計算ユニットの正面図と立体図に示すように、光生成キャリアの収集領域と読出領域とするN型半導体基板が存在し、左側の収集領域と右側の読出領域に区切る。前記左側の収集領域は基板に電圧範囲が正圧であるパルスを印加し、または制御ゲートに電圧範囲が負圧であるパルスを印加し、収集領域の基板に光正孔(Electron hole)を収集するための空乏層を生成させ、収集された光正孔の電荷量を右側の読出領域により読み出す。前記右側の読出領域は、シャロートレンチアイソレーションと、P型ドレイン端子と、P型ソース端子とを含む。前記シャロートレンチアイソレーションは、半導体基板中部の収集領域と読出領域との中間に位置し、前記シャロートレンチアイソレーションはエッチングによって二酸化ケイ素を充填して形成され、収集領域および読出領域の電気的な信号を隔離する。前記P型ソース端子は、読出領域内において基層媒介層に隣接する一側に位置し、イオン注入法でドープして形成される。前記P型ドレイン端子は、半導体基板の基層媒介層において前記P型ソース端子に対向する他側に位置し、同様に、イオン注入法でドープして形成される。読出時、制御ゲートに負のパルス電圧を印加し、P型ソース端子と収集領域P型ドレイン端子との間に導電チャネルを形成させ、P型ソース端子とP型ドレイン端子との間にバイアスパルス電圧を印加し、導電チャネル内の正孔を加速させてソース・ドレイン間の電流を形成させる。前記ソース・ドレイン間チャネル内に電流のキャリアが形成され、制御ゲート電圧、ソース・ドレイン間電圧および収集領域で収集された光正孔の数の共通に作用を受け、光入力量と電気入力量の共通に作用後のキャリアは、電流の形態で出力し、制御ゲート電圧、ソース・ドレイン間電圧は部品の電気入力量となり、光正孔の数は部品の光入力量となる。
図9乃至図12を参照しながら本発明の第3の実施例による光電計算ユニットを説明する。
図9と図10の光電計算ユニットの正面図と立体図に示すように、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域とするP型半導体基板が存在し、感光と読出の動作を同時にサポートし、N型ドレイン端子およびN型ソース端子を含む。前記N型ソース端子は、読出領域内において基層媒介層に隣接する一側に位置し、イオン注入法でドープして形成される。前記N型ドレイン端子は、半導体基板の基層媒介層において前記N型ソース端子に対向する他側に位置し、同様に、イオン注入法でドープして形成される。感光時、前記P型半導体基板に電圧範囲が負圧のパルスを印加し、同時に、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに電圧範囲が正圧のパルスを印加し、P型基板に光電子を収集する空乏層を生成させ、空乏領域内の電子が制御ゲートとP型基板両端との間の電界作用により加速され、十分高いエネルギーを取得し、P型基板と電荷カップリング層の間の基層媒介層バリアを通過し、電荷カップリング層に入って記憶される。電荷カップリング層における電荷数は、部品起動時の閾値に影響を与え、さらに、読出時のソース・ドレイン間における電流の大きさに影響を与える。読出時、制御ゲートにパルス電圧を印加し、N型ソース端子とN型ドレイン端子との間に導電チャネルを生成させ、N型ソース端子とN型ドレイン端子との間にパルス電圧を印加し、導電チャネル内の電子を加速させてソース・ドレインの間の電流を形成させる。前記ソース・ドレイン間の電流は制御ゲートパルス電圧、ソース・ドレイン間電圧および電荷カップリング層に記憶される電子数の共通に作用を受け、光入力量と電気入力量の共通に作用後の電子は、電流の形態で出力し、制御ゲート電圧、ソース・ドレイン間電圧は部品の電気入力量となり、電荷カップリング層に記憶される光電子の数は部品の光入力量となる。
浮遊ゲートには電荷が存在しない時、即ち
このため、線形領域
これによって、最終的な読出領域のドレイン・ソース電流Idは下記である。
図13および図14を参照しながら、本発明の第4の実施例による光電計算ユニットを説明する。
本発明の一方態様によれば、発光ユニットアレイと光電計算ユニットアレイの結合解決策が提出される。1つまたは複数の発光ユニットおよび1つまたは複数の光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットと発光ユニットは、光学的に一々対応し、アレイにおいて単一の光電計算ユニットに対する精確な光入力を実現し、例えば、前記発光ユニットアレイが高密度の小さいピクセルLEDアレイにより実現されてもよい。具体的には、発光ユニットと計算ユニットは光学的に対応し、即ち、発光ユニットからの光は、この発光ユニットに対応する計算ユニットに精確に照射し、1つの発光ユニットと計算ユニットだけを使うと、この発光ユニットからの光を計算ユニットに照射させる必要がある。例えば10×10の発光ユニットからなる発光アレイと同一数の計算ユニットからなる計算アレイを使うと、この発光アレイにおける各発光ユニットからの光を具体的な計算要求により、対応する1つまたは複数の計算ユニットに精確に照射させる必要がある。このアレイが実現する計算機能はマトリックスベクトル乗算であると、各発光ユニットからの光を精確に各計算ユニットに照射させる必要があり、このような精確な光入力を実現するために、以下の4つの好適な実施例により実現される。
発光ユニットと部品の一々対応を実現しようとするとき、一つの方法は、図15に示すように、発光ユニットアレイを部品アレイ表面に直接密着させ、前記発光アレイは小ピクセルLEDスクリーンを用いる。
理想的な発光ユニットが球面波を射出し、距離が十分に近いとき、発光ユニットからの光に見なされ、その真下部品の表面だけに伝達され、光源と部品の一々対応を実現する。
本解決策はSOI技術に類似し、発光ユニットと光電計算ユニットの三次元集積を実現し、中間が酸化物を生成させて隔離すれば(ケイ素シートに生成)、アレイの集積度であっても、LEDから計算部品までの距離であっても、最適化され、図16に示すように、光電計算ユニットは本発明の第1の実施例に記載の光電計算ユニットを使用してもよい。
発光アレイと計算アレイとの間にフォーカスを実現する機能の光学構造はレンズでよい。発光物体と結像チップとの位置の一々対応を実現するために、図17に示すように、最もよく使われる解決策はレンズを使用し、発光ユニットと光電計算ユニットとの光学上の一々対応を実現する。
発光アレイと計算アレイとの間にフォーカス機能を実現する光学構造は、ファイバテーパでよい。ファイバテーパは発光ユニットと光電計算ユニットとの一々対応を実現できる微小構成であり、その機能が光ファイバーに類似する。
1.伝達関数が高く、ファイバテーパが実現した一々対応は、光学混信を効果的に抑制できる。
2.集積度が高く、良品率が高く、最適化空間が大きい。
このため、ファイバテーパの使用により、前記光電計算アレイは光入力の問題に対し、良好な解决解決策を取得できる。
発光ユニットの駆動はデジタル制御システムにおける光入力制御部分により制御される。
上記光電計算ユニットの実施例に記載されるように、単一の光電計算ユニットは加算または乗算の演算を実現でき、複数の光電計算ユニットをアレイに組み立て、光電計算ユニットに対応する上記の発光ユニットを同様にアレイに組み立てれば、1組または複数組の加算または乗算の演算を完成し、同時に、リード線の接続により、2つの光電計算ユニットの出力端を接続させ、出力電流を1本の電流に集積すれば、1回の加算を実現する。上記方法により、光電計算ユニットを具体的な算法要求により、リード線の接続と光電計算ユニットの配列方式を変更させ、特定演算を実現する計算アレイを製造できる。
かつ、光電計算ユニットと発光ユニットを配列してアレイを組み立て、マトリックスベクトル乗算の演算、平均プーリング演算のアレイ、および畳み込み演算のアレイ等を実現できる。
前記のように、本発明は様々な光電計算装置と光電計算方法の具体的な実施形態を提出し、発光ユニットと前記の光電計算ユニット(第1の実施例乃至第4の実施例)によって、2ビットの加数の加算演算を実現できる。
本発明による加算器の最大のメリットは、単一の光電計算ユニットと発光ユニットによれば2つの加数の加算演算を実現でき、集積度が高い。
この加算器の出力端の数は、使用した光電計算ユニットの出力端の数により決められ、例えば、2つの出力端を有する前記光電計算ユニットを使用すると、加算器も2つの出力端を有し、以下、詳細に説明する4種類の解決策では例として1つの出力端を有する光電計算ユニットを用いる。
本解決策1において、ソース・ドレイン出力電流は下記式を満たす。
Xphotoは光入力端の入力量を示し、1番目の加数である。VGは電気入力端の入力量を示し、2番目の加数である。同時に、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域のドレイン・ソース間電圧VDSに定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流Idは加算演算の結果であり、(3−1−2)式に記載の計算の通りである。
上記解決策1に比べると、上記第2の実施例による光電計算ユニットの解決策2の差異は、P基板部品をN基板部品に変換し、このため、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに印加した電圧を正圧から負圧に変換し、前記キャリア収集領域および読出領域とするN型基板の露光時に印加した電圧を負圧から正圧に変換するが、制御ゲート電圧および入射光子数が依然としてペアとなる加減の関係であるため、光入力信号および電気入力信号に対して変調する時にやや変化すれば、依然として第1の実施例の解決策にほぼ同一な加算演算を実現できる。
上記第3の実施例に基づく光電計算ユニットの解決策3において、ソース・ドレイン出力電流は式を満たす。
Nelecは光入力端の入力量を示し、1番目の加数である。VGは電気入力端の入力量を示し、2番目の加数である。同時に、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域のドレイン・ソース間電圧VDSに定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流IDは加算演算の結果であり、(3−3−2)式に記載の計算の通りである。
上記第4の実施例による光電計算ユニットの解決策4において、ソース・ドレイン出力電流は下記式を満たす。
Xphotoは光入力端の入力量を示し、1番目の加数である。Vd1は電気入力端の入力量を示し、2番目の加数である。同時に、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の読出トランジスタのドレイン端子電圧VDSに定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流Idは加算演算の結果であり、(3−4−2)式に記載の計算の通りである。
1.集積度が高く、単一の光電計算ユニットが演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
前記のように、本発明は様々な光電計算装置と光電計算方法の具体的な解決策を提出し、1つの発光ユニットとマルチマスタ領域光電計算ユニットにより、少なくとも2桁の加数の加算演算を実現する。この加算器の最大のメリットは、単一光電計算ユニットによれば加算演算を実現でき、且つ入力した加数の数も2つに限られないが、プロセスのサポートが必要となり、特に、上記第1の実施例、第2の実施例、第3の実施例に記載の光電計算ユニットの解決策を利用する時、マルチマスタゲートパラメータは高い均一性を有する必要がある。
本解決策1において、ソース・ドレイン出力電流は下記式を満たす。
Xphotoは光入力端の入力量を示し、1番目の加数である。VG1乃至VGnは電気入力端の複数の入力量を示し、第2乃至第nビット加数である。同時に、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域のドレイン・ソース間電圧VDSに定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流Idは加算演算の結果であり、(3−1−2)式に記載の計算の通りである。
解決策1に比べると、解決策2の最大の差異はP基板部品をN基板部品に変換し、このため、前記キャリア制御領域とするマルチゲート制御ゲートに印加した電圧を正圧から負圧に変換し、前記キャリア収集領域および読出領域とするN型基板の露光時に印加した電圧を負圧から正圧に変換するが、マルチゲートの複数の電圧および入射光子数が依然として加減の関係であるため、光入力信号および電気入力信号に対して変調する時にやや変化すれば、依然として解決策1にほぼ同一な複数の加数の加算演算を実現できる。
本解決策3において、前記キャリア制御領域を示す制御ゲートは、マルチゲート構成を利用すれば、図21に示すように、ソース・ドレイン出力電流は下記式を満たす。
Nは光入力端の入力量を示し、1番目の加数である。VG1乃至VGnは電気入力端の複数の入力量を示し、第2乃至第nビット加数である。同時に、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域のドレイン・ソース間電圧VDSに定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流IDは加算演算の結果であり、(4−3−2)式に記載の計算の通りである。
本解決策4において、前記キャリア制御領域を示すリセットトランジスタはマルチリセットトランジスタ並列接続の方式を利用し、図22に示すように、ソース・ドレイン出力電流は下記式を満たす。
Xphotoは光入力端の入力量を示し、1番目の加数である。Vd1乃至Vdnは電気入力端の複数の入力量を示し、第2乃至第nビット加数である。同時に、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域のドレイン・ソース間電圧VDSに定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流IDは加算演算の結果であり、(4−4−2)式に記載の計算の通りである。
1.集積度が高く、単一の光電計算ユニットによれば複数の加数の加算演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
前記のように、本発明は、様々な光電計算装置と光電計算方法の具体的な解決策を提出し、少なくとも2つの発光ユニットおよび少なくとも2つの前記光電計算ユニットにより、少なくとも2桁の加数の加算演算を実現する。この加算器の解決策の最大のメリットは光入力の精度が高い特徴を利用し、1つの光電計算ユニットは1つのみの光信号の入力を負担し、電気的な信号が定数値のみを与え、計算均一性の向上に有利である。また、不変画像ノイズまたは部品均一性等の不変計算誤差が存在しても、電気入力端の定数値の変化により修正される。
この加算器の出力端の数は、使用した光電計算ユニットの出力端の数により決められ、例えば、2つの出力端を有する上記光電計算ユニットを使用すると、加算器も2つの出力端を有し、以下、例として1つの出力端を有する光電計算ユニットを用いる。
本解決策1において、2桁の加数の加算演算を例とし、2つの光電計算ユニットおよび発光ユニットを利用し、図23に示すように、V符号が付くブロックユニットは本解決策1の光電計算ユニットを利用することを示す。
Xphoto1およびXphoto2はそれぞれ光入力端の1番目のと2番目の加数である。同時に、2つのユニットの前記キャリア制御領域とする制御ゲートVG、およびキャリア収集領域および読出領域における読出領域のドレイン・ソース間電圧VDSに定数値を与えると、集積後の合計出力電流ID合計は、AD変換により、制御システムに送信した後、加算の結果を取得し、(5−1−3)式に記載の計算の通りである。
本解決策2において、上記解決策1に比べると、最大の差異はP基板部品をN基板部品に変換し、このため、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに印加した電圧を正圧から負圧に変換し、前記キャリア収集領域および読出領域とするN型基板の露光時に印加した電圧を負圧から正圧に変換するが、並列接続される複数のユニットの光入力端データは依然として加減の関係であるので、光入力信号および電気入力定数値に対して変調する時にやや変化すれば、依然として解決策1にほぼ同一な複数の加数の加算演算を実現できる。
2桁の加数の加算演算を例とし、2つの光電計算ユニットおよび発光ユニットを利用し、図23に示すように、V符号が付くブロックユニットは本解決策3の光電計算ユニットを利用することを示す。
N1およびN2は、それぞれ光入力端の1番目のと2番目の加数である。同時に、2つのユニットの前記キャリア制御領域とする制御ゲートVG、およびキャリア収集領域および読出領域における読出領域のドレイン・ソース間電圧VDSに定数値を与えると、集積後の合計出力電流ID合計は、AD変換により、制御システムに送信した後、加算の結果を取得し、(5−3−3)式に記載の計算の通りである。
2桁の加数の加算演算を例とし、2つの光電計算ユニットおよび発光ユニットを利用し、図23に示すように、V符号が付くブロックユニットは本解決策4の光電計算ユニットを利用することを示す。
1.集積度が高く、2つの光電計算ユニットによれば、2桁の加数の加算演算を実現できる。
2.加数の数を自由に選択できる。
3.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提供し、発光ユニットおよび上記実施例に記載の光電計算ユニットによって、2桁の乗数の乗算演算を実現できる。本乗算器の解決策の最大のメリットは集積度が高く、単一部品によれば乗算演算を実現できるが、ツーウエイ入力の乗算演算をサポートし、ツーウエイで入力を模擬し、計算精度が有限である。
この乗算器の出力端の数は、使用した光電計算ユニットの出力端の数により決められ、例えば、2つの出力端を有する上記実施例に記載の光電計算ユニットを使用すると、乗算器も2つの出力端を有し、以下、1つの出力端を用いる光電計算ユニットを用いる。
第1種類の解決策において、ソース・ドレイン出力電流は下記式を満たす。
Xphotoは光入力端の入力量を示し、1番目の乗数である。VDSは電気入力端の入力量を示し、2番目の乗数である。同時に、キャリア制御領域の制御ゲート電圧VGに定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流IDは乗算演算の結果であり、(6−1−2)式に記載の計算の通りである。
第2種類の解決策は、第1種類解決策に比べると、最大の差異はP基板部品をN基板部品に変換し、このため、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに印加した電圧を正圧から負圧に変換し、前記キャリア収集領域および読出領域とするN型基板の露光時に印加した電圧を負圧から正圧に変換するが、キャリア読出領域ドレイン端子電圧と入射光子数が依然として乗算の関係であるため、制御ゲート電圧とN型基板電圧を変化すれば、依然として第1種類の解決策にほぼ同一な乗算演算を実現できる。
第3種類の解決策において、ソース・ドレイン出力電流は下記式を満たす。
Nelecは光入力端の入力量を示し、1番目の乗数である。VDSは電気入力端の入力量を示し、2番目の乗数である。同時に、キャリア制御領域の制御ゲート電圧VGに定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流IDは乗算演算の結果であり、(6−3−2)式に記載の計算の通りである。
第4種類の解決策において、ソース・ドレイン出力電流は下記式を満たす。
Xphotoは光入力端の入力量を示し、1番目の乗数である。Vd2は電気入力端の入力量を示し、2番目の乗数である。同時に、キャリア制御領域のリセットトランジスタのドレイン端子電圧Vd1に定数値を与えると、キャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流IDは乗算演算の結果であり、(6−4−3)式に記載の計算の通りである。
1。集積度が高く、単一の光電計算ユニットによれば乗算演算を実現でき、伝統的な乗算器の万以上のトランジスターに対して巨大なメリットを有する。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提供し、発光ユニットおよび上記実施例に記載の光電計算ユニットによって、2桁の乗数の乗算演算を実現できる。本乗算器の解決策の最大のメリットは電気入力端をデジタル量のシリアル入力に変換し、高い計算精度を有するが、欠点はデータのシリアル入出力が計算速度に影響を与え、制御システムが補助演算に参与する必要がある。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図24に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第1種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
制御システムにより、前記Aのバイナリデータをビットにし、シリアルにして上記n個の二値化のデータを変調された電圧の形態で、キャリア制御領域とする制御ゲートに入力する。
Xphotoは光入力端の入力量を示し、1番目の乗数である。シリアル入力のVGは電気入力端の入力量を示し、2番目の乗数の二値化データである。同時に、キャリア収集領域および読出領域とするP型基板のソース・ドレイン間電圧VDSに定数値を与え、VGのシリアル入力により、シリアル出力のキャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流IDをAD変換させた後、制御システムに送信させ、制御システムにおいて、電気入力端により入力されたビットでシフトと累積させ、乗算A×Wの演算結果を取得する。(7−1−3)式に記載の計算の通りである。
第2種類の解決策は、第1種類の解決策に比べると、最大の差異はP基板部品をN基板部品に変換し、このため、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに印加した電圧を正圧から負圧に変換し、前記キャリア収集領域および読出領域とするN型基板の露光時に印加した電圧を負圧から正圧に変換するが、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに出力した二値化電圧と入射光子数が依然として乗算の関係となるので、制御ゲート電圧とN型基板電圧をやや変化させれば、依然として第1種類の解決策にほぼ同一な乗算演算を実現できる。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図24に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第3種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
制御システムにより、前記Aのバイナリデータをビットにし、シリアルにして上記n個の二値化のデータを変調された電圧の形態で、キャリア制御領域とする制御ゲートに入力する。
Nelecは光入力端の入力量を示し、1番目の乗数である。シリアル入力のVGは電気入力端の入力量を示し、2番目の乗数の二値化データである。同時に、キャリア収集領域および読出領域とするP型基板のソース・ドレイン間電圧VDSに定数値を与え、VGのシリアル入力により、シリアル出力のキャリア収集領域および読出領域において、読出領域の出力電流IDをAD変換させた後、制御システムに送信させ、制御システムにおいて、電気入力端により入力されたビットでシフトと累積させ、乗算A×Wの演算結果を取得する。(7−3−3)式に記載の計算の通りである。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図24に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第4種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
制御システムにより、前記Aのバイナリデータをビットにし、シリアルにして上記n個の二値化のデータを変調された電圧の形態で、キャリア制御領域とする制御ゲートに入力する。
1.集積度が高く、単一の光電計算ユニットによれば乗算演算を実現でき、伝統的な乗算器の万以上のトランジスターに対して巨大なメリットを有する。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提供し、少なくとも2つの発光ユニットおよび上記実施例に記載の光電計算ユニットによって、2桁の乗数の乗算演算を実現できる。本乗算器の解決策の最大のメリットは電気入力端をデジタル量のパラレル入力に変換し、高い計算精度を有し、上記第2種類乗算器より高い演算速度を有するが、欠点はデータのパラレル入力には多い光電計算ユニットが必要となり、制御システムが補助演算に参与する必要がある。
この乗算器の出力端の数は、使用した光電計算ユニットの出力端の数により決められ、例えば、2つの出力端を有する上記実施例に記載の光電計算ユニットを使用すると、乗算器も2つの出力端を有し、以下、1つの出力端を用いる光電計算ユニットを用いる。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図25に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第1種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
まず、Aを制御システムでバイナリ変換させる。
制御システムにより、前記Aのバイナリ変換後の二値化データを、ビットでパラレルにして上記m個の二値化のデータを変調された電圧の形態で、m個のユニットのキャリア制御領域とする制御ゲートに入力する。
第2種類の解決策は、第1種類の解決策に比べると、最大の差異はP基板部品をN基板部品に変換し、このため、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに印加した電圧を正圧から負圧に変換し、前記キャリア収集領域および読出領域とするN型基板の露光時に印加した電圧を負圧から正圧に変換するが、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに出力される二値化電圧と入射光子数が依然として乗算の関係であるため、制御ゲート電圧とN型基板電圧を変化すれば、依然として第1種類の解決策にほぼ同一な乗算演算を実現できる。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図25に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第3種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図25に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第4種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
1.集積度が高く、複数の光電計算ユニットによれば乗算演算を実現でき、伝統的な乗算器が万以上のトランジスターに対して巨大なメリットを有する。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提供し、少なくとも2つの発光ユニットおよび上記実施例に記載の光電計算ユニットによって、2桁の乗数の乗算演算を実現できる。本乗算器の解決策の最大のメリットはウェートの参与演算を実現することにあり、上記第2、第3種類乗算器の解決策に比べると、制御システム補助計算を要求しないが、欠点は本質的にツーウエイ模擬入力の乗算であり、精度が上記第2、第3種類乗算器の解決策より低い。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図26に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第1種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
第2種類の解決策は、第1種類の解決策に比べると、最大の差異はP基板部品をN基板部品に変換し、このため、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに印加した電圧を正圧から負圧に変換し、前記キャリア収集領域および読出領域とするN型基板の露光時に印加した電圧を負圧から正圧に変換するが、前記キャリア制御領域とする制御ゲートに出力される二値化電圧と入射光子数が依然として乗算の関係であるため、制御ゲート電圧とN型基板電圧を変化すれば、依然として第1種類の解決策にほぼ同一な乗算演算を実現できる。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図26に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第3種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
乗算演算A×Wを算出することを例とし、計算模式図は図26に示すように、図においてV符号が付くブロックユニットは第4種類の解決策による光電計算ユニットを示し、Aは電気入力端により入力され、Wは光入力端により入力される。
1、集積度が高く、複数の光電計算ユニットによれば乗算演算を実現でき、伝統的な乗算器が万以上のトランジスターに対して巨大なメリットを有する。
2、光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置と光電計算方法の具体的な解決策を提供し、複数の上記第1、第2、第3種類の加算器の一に記載の光電計算加算器を利用し、少なくとも2次元の少なくとも2となるベクトルのベクトル加算演算を実現する。
上記第1種類加算器に対して、下記の演算に相当する。
上記第2種類加算器に対して、下記の演算に相当する。
上記第3種類加算器に対して、下記の演算に相当する。
1.集積度が高く、複数の光電計算ユニットによればベクトル加算演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提供し、上記様々な乗算器の一に記載の光電計算乗算器により、2つの次元の少なくとも2となるベクトルのベクトルドット積演算を実現する。
上記第1種類乗算器に対して、下記の演算に相当する。
上記第2、第3、第4種類乗算器は、上記第1種類乗算器に類似し、2桁の乗数入力の乗算演算をサポートし、上記3種類の乗算器によりベクトル点乗算器を組み立てる解決策は第1種類乗算器によりベクトル点乗算器を組み立てる解決策に類似し、詳細な説明は略する。
1.集積度が高く、複数の光電計算ユニットによればベクトルドット積演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置と光電計算方法の具体的な解決策を提出し、上記様々な乗算器の一に記載の光電計算乗算器を用いて、2つの長ビット乗数の乗算演算を実現する。
1)長ビット乗数分割
2)上位の順と下位の順クロス乗算
3)クロス乗算結果シフト
4)シフト結果累積
上記第2、第3、第4種類乗算器は、上記第1種類乗算器に類似し、2桁の乗数入力の乗算演算をサポートし、上記3種類の乗算器により長ビット乗算器を組み立てる解決策は上記第1種類乗算器により長ビット乗算器を組み立てる解決策に類似し、詳細な説明は略する。
1.集積度が高く、複数の光電計算ユニットによれば長ビット乗算演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提出し、複数の発光ユニットと上記実施例に記載の光電計算ユニットを用いて、次元がマトリックスベクトル乗算規則を満たすマトリックスおよびベクトルの乗算演算を実現できる。
ベクトルAとマトリックスWの乗算演算A×Wを例とし、Aはn×1ベクトルであり、Wはm×nマトリックスであり、式(13−1−1)となる。計算模式図は図29に示すように、図において、V符号が付くブロックユニットは第1種類の解決策の光電計算ユニットを利用することを示し、ベクトルAにおける元素は電気入力端により入力され、マトリックスWにおける元素は光入力端により入力される。
第2、第3、第4種類の解決策は第1種類の解決策に類似し、同様に、シリアル入力の方式により、2つの乗数入力の乗算演算を完成でき、上記第2種類乗算器に記載されるように、前記第1種類の解決策光電計算ユニットにより組み立てるマトリックスベクトル乗算器を、第2、第3、第4種類の解決策に記載の光電計算ユニットにより組み立てるマトリックスベクトル乗算器に変更しても同様に演算を完成でき、差異は下記である。
1)第2種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、P基板部品をN基板部品に交換し、制御ゲートと基板上の電圧極性が反転し、その大きさを改めて変調する必要がある。
2)第3種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、光入力方式の変更により、P型基板の収集から電荷カップリング層の収集に変更されるので、光入力量を改めて変調する必要がある。
3)第4種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、並列接続されるキャリア制御領域は制御ゲートではなく、リセットトランジスタのドレイン端子である。
1.集積度が高く、複数の光電計算ユニットによればマトリックスベクトル乗算演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提出し、複数の発光ユニットと上記実施例に記載の光電計算ユニットを用いて、次元がマトリックスベクトル乗算規則を満たすマトリックスおよびベクトルの乗算演算を実現できる。本発明により提出される解決策と上記シリアルマトリックスベクトル乗算器との差異はより多い光電計算ユニットと発光ユニットを用いてアレイを組み立て、パラレル入力の方式でベクトルにおいて元素の二値化データが入力され、演算速度が速いが、多いユニットが必要となる。
ベクトルAとマトリックスWの乗算演算A×Wを例とし、Aはn×1ベクトルであり、Wはm×nマトリックスであり、式(14−1−1)に示すように、ベクトルAにおける元素は電気入力端により入力され、マトリックスWにおける元素は光入力端により入力される。
第2、第3、第4種類の解決策は第1種類の解決策に類似し、同様に、パラレル入力の方式により、2つの乗数入力の乗算演算を完成でき、上記第3種類乗算器に記載されるように、前記第1種類の解決策光電計算ユニットにより組み立てるマトリックスベクトル乗算器を、第2、第3、第4種類の解決策に記載の光電計算ユニットにより組み立てるマトリックスベクトル乗算器に変更しても同様に演算を完成でき、差異は下記である。
1)第2種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、P基板部品をN基板部品に交換し、制御ゲートと基板上の電圧極性が反転し、その大きさを改めて変調する必要がある。
2)第3種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、光入力方式の変更により、P型基板の収集から電荷カップリング層の収集に変更されるので、光入力量を改めて変調する必要がある。
3)第4種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、並列接続されるキャリア制御領域は制御ゲートではなく、リセットトランジスタのドレイン端子である。
1.集積度が高く、複数の光電計算ユニットによればマトリックスベクトル乗算演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提供し、ベクトル点乗算器の一における前記の光電マトリックスベクトル乗算器により、平均プーリング演算を実現する。
上記ベクトル点乗算器に対して、下記の演算に相当する。
上記長ビット乗算器は、上記ベクトル点乗算器に類似し、唯一の差異はベクトル入力端データがパラレル入力であり、演算速度が速いがより多い光電計算ユニットが必要となり、上記長ビット乗算器を用いて(15−1−3)を算出すると、4×K個の光電計算ユニットが必要となり、KはプーリングすべきマトリックスAにおいての元素のビット長であるが、上記ベクトル点乗算器を用いて計算すると、4個のみの光電計算ユニットが必要となる。
本解決策によりプーリング演算を行い、伝統的なプーリング演算器に比べると、以下のメリットを有する。
1.集積度が高く、複数の光電計算ユニットによればプーリング演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がなく、プーリング演算において、平均プーリングを複数回演算するとき、分母が不変なので、特にメリットがある。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提出し、複数の発光ユニットおよび上記実施例に記載の光電計算ユニットを用い、マトリックスの畳み込み演算を実現する。
マトリックスAの畳み込みカーネルaに対する畳み込み演算を例とし、畳み込み演算のプロセスを簡単に説明する。Aは10×10マトリックスであり、aは3×3の畳み込みカーネルであり、ストライド(stride)は1であり、式(16−1−1)となる。
ゼロ充填操作
畳み込みカーネルの最初位置とマトリックスAの最左上隅とが積み重ね、即ち、畳み込みカーネルaの3行3列はそれぞれマトリックスA0の第0、1、2行および第0、1、2列に対応し、畳み込みカーネルの元素と畳み込みカーネルに対応する位置のマトリックスA0の元素とを乗算し、式(16−1−3)に示すように、9個の乗算結果になり、前記9個の乗算結果を全部累積し、現在の畳み込みカーネルの位置の畳み込み演算結果を取得し、R00と呼ばれ、(16−1−4)に記載の演算を完成させる。
予め決めるので、この畳み込み演算のストライドは1である。畳み込みカーネルの位置を左へ1列移動し、即ち左へ1列を移動した後、畳み込みカーネルaの3行3列はそれぞれマトリックスA0の第0、1、2行および第1、2、3列に対応し、その後、現在位置に畳み込み演算を行い、畳み込み演算結果をR01と呼ばれる。
第2、第3、第4種類の解決策は第1種類の解決策に類似し、同様に、シリアルまたはパラレル入力の方式により、畳み込み演算を完成できるため、前記第1種類の解決策光電計算ユニットにより組み立てる畳み込み演算器を、第2、第3、第4種類の解決策に記載の光電計算ユニットにより組み立てるマトリックスベクトル乗算器に変更しても同様に演算を完成でき、差異は下記である。
1)第2種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、P基板部品をN基板部品に交換し、制御ゲートと基板上の電圧極性が反転し、その大きさを改めて変調する必要がある。
2)第3種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、光入力方式の変更により、P型基板の収集から電荷カップリング層の収集に変更されるので、光入力量を改めて変調する必要がある。
3)第4種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、キャリア制御領域は制御ゲートではなく、リセットトランジスタのドレイン端子である。
1.集積度が高く、複数の光電計算ユニットによれば畳み込み演算を実現できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がなく、畳み込み演算における複数回演算に対し、畳み込みカーネルが不変であることが特にメリットがある。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提出し、上記シリアル、パラレルマトリックスベクトル乗算器と、プーリング演算器と、畳み込み演算器との解決策により、対応する制御システムを合わせ、ニューラルネットワーク算法推理の加速動作を実現する。
1、集積度が高く、完全な加速動作を完成して使用した光電計算ユニットが少ない。
2、マトリックスベクトル乗、畳み込み演算、プーリング演算におけるマトリックス重み、畳み込みカーネルおよびプーリング演算の平均値分母が複数回演算で不変な特徴に対して、光入力で上記演算量を入力させ、光入力の記憶特性を最大にして発揮できる。
本発明は様々な光電計算装置および光電計算方法の具体的な解決策を提出し、複数の発光ユニットおよび上記実施例に記載の光電計算ユニットを用いて、CT算法の加速動作を実現する。
CT算法の内容は大体以下となる。CTとは、すなわち、電子計算機断面層走査であり、精確コリメーションのX線、γ射線、超音波等を利用し、感度が極めて高い計算器と一緒に人体のある部位の周りに連続に断面走査し、走査時間が速く、画像が明瞭である等の特徴がある。
通常に上記方程を解く方法は代数再構成算法と呼ばれる。
1)前記平面内に一点を最初反復点とする。
2)前記最初反復点に方程組1番目方程が示す直線上の投影点を作り、この投影点を第2回反復する点とする。
3)前記の第2反復点を通過し、方程組第2方程が示す直線上の投影点を作り、この投影点を第3回反復する点とする。
4)第3反復点に第1本直線に対して投影し、そして第2本直線に対して投影し、結果が収斂するまでに、繰り返して反復し、前記点は2つの直線の交点であり、すなわち、方程の解である。
反復式(18−1−3)において、ベクトルベクトル乗算
第2、第3、第4種類の解決策は第1種類の解決策に類似し、同様に、シリアルまたはパラレル入力の方式により、CT算法加速の動作を完成できるため、前記第1種類の解決策光電計算ユニットにより組み立てるCT算法加速器を、第2、第3、第4種類の解決策に記載の光電計算ユニットにより組み立てるマトリックスベクトル乗算器に変更しても同様に演算を完成でき、差異は下記である。
1)第2種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、P基板部品をN基板部品に交換し、制御ゲートと基板上の電圧極性が反転し、その大きさを改めて変調する必要がある。
2)第3種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、光入力方式の変更により、P型基板の収集から電荷カップリング層の収集に変更されるので、光入力量を改めて変調する必要がある。
3)第4種類光電計算ユニット解決策を利用すれば、キャリア制御領域は制御ゲートではなく、リセットトランジスタのドレイン端子である。
1.集積度が高く、完全の加速動作を完成させて使用した光電計算ユニットが少ない。
2.CT算法においてシステムマトリックスの複数回演算が不変の特徴に対して、光入力により上記演算量を入力し、光入力の記憶特性を最大化に発揮できる。
本発明は様々な光電計算装置と光電計算方法の具体的な解決策を提出し、上記長ビット乗算器と上記第1、第2、第3種類加算器の一に記載の光電加算器を用いて、2つの単精度浮動小数点数の乗算演算を実現する。
1.集積度が高く、いくつかの光電計算ユニットによれば単精度浮動小数点数乗算演算を完成できる。
2.光入力データが記憶特性を有し、光遮断後に長期間で部品に記憶され、次回の演算時、光入力を改めて行う必要がない。
本発明は光電計算モジュールのデジタルロジック制御システムを提出し、光電計算モジュールの状態及びデータ入出力を制御することに用いられる。
マトリックスデータWおよびベクトルデータAをデータ入力部分に入力させ、データ入力部分は光入力制御部分および電気入力受信制御部分に送信されてレジスタに予め記憶される。
光入力制御部分のレジスタにおけるマトリックスデータWの各元素を、光入力制御部分により発光アレイにおける発光ユニットが発光する必要がある時間に変換し、発光アレイの駆動器に送信し、駆動器がパルスに変換され、発光アレイを駆動して発光させ、光入力を実現する。
光入力の同時に、光受信制御部分により、受信光信号に対応する状態信号を電源モジュールに送信させ、電源モジュールが給電電圧を変更させ、計算アレイにおけるユニットを光受信状態にさせ、例えば、発明1における第1種類解決策の光電計算ユニットを利用すれば、電源モジュールは受信光信号の状態信号を受信した後、P型基板に−3Vを与え、読出領域のソース・ドレインが空であり、制御ゲートが0Vであり、P型基板に空乏層が生成し、光子が入射する時、この光子が発生した光生成キャリアを吸収し、光入力を完成させる。
光入力が完成した後、光入力制御部分により駆動器を制御し、光入力を停止する。電気入力受信部分により、電気入力の状態信号を電源モジュールに送信し、計算アレイにおけるユニットを電気入力状態にさせ、レジスタにおけるベクトルデータAをパラレルにして計算アレイのキャリア制御領域に入力させる。発明1に記載の第1種類解決策の光電計算ユニットを利用すれば、電源モジュールはこの時に制御ゲートに0Vまたは3Vの電圧を与え、具体的には、0Vまたは3Vを与えるかについて、電気入力受信制御部分の制御による。このユニットの電気入力量が0である、0V電圧を制御ゲートに印加させる。電気入力量が1であると、3V電圧を制御ゲートに印加する。同時に、P型基板保持に−3Vを印加して不変し、読出領域のソース・ドレインが空となる。
セルフチェックプロセスは演算モジュール動作の前に発生し、計算アレイにおけるユニットが損害するかに対して検出する。
デジタル制御ロジックの具体的な実現方式は、デジタル回路、マイクロコントローラ、FPGA等でよい。
ユニットパラメータとテスト条件
ネットワークにおける全接続層にとって、重みはマトリックスデータであり、重みの来源はネットワークのトレーニングであり、トレーニング時に、重みの精度を自ら定義でき、式(21−2)において、重みの精度が8bitであり、即ち、範囲が(−127,127)であり、トレーニング時重みの精度が高いほど、いずれかの計算誤差が存在しない場合に、ネットワークの正確度が高いが、運行の圧力も大きくなる。算誤差が存在しない理想的なネットワークが運行する重み精度結果は以下表に示し、結果が推理時目標分類の正確度である。
下記テーブルは見積もりの光電記憶・演算一体チップとgoogleのTPUチップがパワー、チップ面積、演算能力及び製造プロセス等の方面での対比図であり、光電記憶・演算一体チップのパラメータおよび機能指標は理論推理およびアナログ結果によるものである。
本発明の一つの形態によると、光電計算ユニットを提供し、少なくとも1つのキャリア制御領域と、少なくとも1つのカップリング領域と、少なくとも1つの光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含む半導体多機能領域構造を含み、光入力と電気入力の両方で演算量を入力する光電計算ユニットであって、光入力による演算量としての光入力量は、入射光子が光生成キャリアに変換されるように入力が完成し、電気入力による演算量としての電気入力量は、キャリアを直接注入することで入力が完成し、前記キャリア制御領域は、前記光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、前記光電計算ユニットの電気入力端とされ、いずれかの演算量を電気入力量として入力するように設置され、あるいは、前記光電計算ユニット内のキャリアのみを制御して変調し、その他の領域を介して電気入力量を入力するように設置され、前記カップリング領域は、光子入射による光生成キャリアが前記光電計算ユニット内のキャリアに作用して演算関係が形成されるように、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域と読出領域を接続するように設置され、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域は、収集領域が、入射された光子を吸収し、生成された光生成キャリアを収集して、前記光電計算ユニットの光入力端とされ、いずれかの演算量を光入力量として入力するように設置され、読出領域が、前記光電計算ユニットの電気入力端とされ、いずれかの演算量を電気入力量として入力して、前記光電計算ユニットの出力端とされ、光入力量と電気入力量により作用されたキャリアをユニット出力量として出力するように設置され、あるいは、その他の領域により電気入力量を入力し、読出領域が、前記光電計算ユニットの出力端のみとされ、光入力量と電気入力量により作用されたキャリアをユニット出力量として出力するように設置される。
また、本発明の一つの実施例によると、光電計算ユニットは、前記キャリア制御領域としての制御ゲートと、前記カップリング領域としての電荷カップリング層と、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのP型基板とを含み、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのP型半導体基板は、左側の収集領域と右側の読出領域とを含み、前記左側の収集領域は、光電子を収集するための空乏層を生成し、右側の読出領域を介して収集された光電子の電荷量を光入力端の入力量として読み出するように設置され、前記右側の読出領域は、シャロートレンチアイソレーションと、N型ドレイン端子と、N型ソース端子とを含み、読み出す同時に、電気入力端としていずれかの演算量を入力するように設置され、前記カップリング領域としての電荷カップリング層は、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域と読出領域を接続して、収集領域の基板内において空乏領域が光電子の収集を開始した後に、収集領域の基板の表面電位が収集された光電子の数に影響を受け、また、電荷カップリング層の接続により、読出領域の半導体基板の表面電位が収集領域の半導体基板の表面電位に影響を受け、さらに読出領域のソース・ドレイン間における電流の大きさを影響し、読出領域のソース・ドレイン間における電流を判断することにより、収集領域によって収集された光電子の数を読み出すように設置され、前記キャリア制御領域としての制御ゲートは、パルス電圧が印加されことで、P型半導体基板の読出領域に光電子を励起するための空乏領域が生成される同時に、電気入力端として、いずれかの演算量を入力するように設置され、隔離用の基層媒介層は、前記P型半導体基板と前記電荷カップリング層との間に設置され、隔離用の最上層媒介層は、電荷カップリング層と前記制御ゲートとの間に設置される。
また、本発明の一つの実施例によると、光電計算ユニットは、前記キャリア制御領域としてのリセットトランジスタと、前記カップリング領域としての光電子カップリングリード線と、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのフォトダイオードおよび読出トランジスタと、前記光電計算ユニットをアレイに構成する時にアレイアドレッシングに用いられるアドレッシングトランジスタとを含み、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのフォトダイオードおよび読出トランジスタは、フォトダイオードが、感光を作用し、前記フォトダイオードのN領域がカップリング領域としての前記光電子カップリングリード線を介して、読出トランジスタの制御ゲートとリセットトランジスタのソース端子に接続されるように設置され、前記読出トランジスタが、ソース端子がアドレッシングトランジスタのドレイン端子に接続され、読出に用いられるとともに、電気入力端として、いずれかの演算量を入力させるように設置され、前記カップリング領域としての光電子カップリングリード線は、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域と読出領域としてのフォトダイオードと、読出領域としての読出トランジスタとを接続して、フォトダイオードのN領域電位を読出トランジスタ制御ゲートに印加するように設置され、前記キャリア制御領域としてのリセットトランジスタは、ドレイン端子を介して正電圧が入力されてフォトダイオードに作用し、リセットトランジスタをオンにすると、前記正電圧がフォトダイオードに作用され、フォトダイオードに空乏領域を発生させて感光させるともに、電気入力端として、いずれかの演算量を入力するように設置され、前記アドレッシングトランジスタは、光電計算ユニット全体の出力を制御するように設置される。
また、本発明の一つの実施例によると、光電計算ユニットは、光電計算ベクトル加算器を構成することに用いられ、少なくとも2組の次元が少なくとも2であるベクトルの加算演算に用いられ、前記光電計算加算器は、少なくとも2つの加数入力端および結果出力端を含み、少なくとも2つの前記光電計算加算器は、パラレル並列するように設置され、各前記加算器の入力端は、少なくとも2桁の加数が入力され、少なくとも2つの加算すべきベクトルの同一番号の対応元素を示し、使用した加算器入力端の数が、前記加算すべきベクトルの数より少なくないように設置され、各前記加算器の出力端は、2つのベクトルの同一番号の対応元素が加算された結果を出力し、前記少なくとも2つの結果を組み合わせ、完全のベクトルに接合させ、前記完全のベクトルが前記ベクトル加算器の演算結果であるように設置される。
また、本発明の一つの実施例によると、光電計算ユニットは、光電計算ベクトル点乗算器を構成することに用いられ、次元が少なくとも2であるベクトルのドット積演算に用いられ、前記光電計算乗算器が2つの乗数入力端及び結果出力端を含み、少なくとも2つの前記光電計算乗算器は、独立してパラレル並列し、各乗算器の入力端は、乗算すべきベクトルの同一番号の対応元素の乗数を入力するように設置され、各乗算器の出力端は、2つの乗算すべきベクトルの同一番号の対応元素が乗算された結果を出力し、前記少なくとも2つの結果を完全のベクトルに接合し、前記完全のベクトルが前記ベクトル点乗算器の演算結果であるように設置される。
また、本発明の一つの実施例によると、光電計算ユニットは、長ビット乗算器に用いられ、各前記光電計算乗算器は、2つの乗数入力端及び結果出力端を含み、少なくとも4つの前記光電計算乗算器は、パラレル並列するように設置され、前記少なくとも4つの乗算器の入力端は、その入力量が上位の順と下位の順とに分割後の乗算すべき数の部分データの乗数として設置され、前記少なくとも4つの乗算器の出力端は、2つの乗算すべき数の対応する上位の順と下位の順とに乗算後の結果を出力し、少なくとも4つの乗算器出力の結果が、入力データのウェートに基づいて対応するシフトと累積を行い、完全の長ビット数を出力し、最終的な乗算結果とする。
また、本発明の一つの形態によると、光電計算ユニットにより実行される光電計算方法を提供し、光電計算ユニットは、少なくとも1つの発光ユニット及び少なくとも1つの光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットは、キャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含む一つの半導体多機能領域構造を含み、前記光電計算方法は、前記発光ユニットが光を射出するように設置され、前記光を前記光電計算ユニットへ照射させ、前記キャリア制御領域により制御され、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域に、光電計算ユニットの第1の演算量として光生成キャリアを生成させることと、前記多機能領域のうち、1つの領域で電気演算量を生成させて、対応するキャリアが入力され、前記キャリアを光電計算ユニットの第2の演算量とすることと、前記第1の演算量を示す光生成キャリアと前記第2の演算量を示すキャリアを、光生成キャリア読出領域のキャリアに共通に作用させ、作用されたキャリアは前記光電演算の結果とすることと、光電演算結果としてのキャリアを、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域の読出領域の出力端で出力することと、を含む。
また、本発明の一つの実施例によると、光電計算方法は、ベクトル加算演算に用いられ、少なくとも2組の次元が少なくとも2であるベクトルの加算演算に用いられ、前記少なくとも2つの加算すべきベクトルを次元に基づいて分割させ、複数組の独立した加数を形成し、各組の独立した加数が各加算器の加数入力端に入力され、使用した加算器入力端の数が加算すべきベクトルの数より少なくなく、前記少なくとも2つの加算器出力端の出力結果を、入力されたベクトルの元素番号に基づいて、改めて完全のベクトルに接合させ、前記完全のベクトルが少なくとも2つの加算すべきベクトル加算演算後の結果ベクトルである。
また、本発明の一つの実施例によると、光電計算方法は、ベクトルドット積演算に用いられ、次元が少なくとも2であるベクトルのドット積演算に用いられ、2つの乗算すべきベクトルを次元に基づいて分割させ、独立した複数組の乗数を形成させ、各組の独立した乗数を各乗算器の乗数入力端に入力させ、前記少なくとも2つの乗算器出力端の出力結果を、入力されたベクトルの元素番号に基づいて、改めて完全のベクトルに接合させ、前記完全のベクトルが2つの乗算すべきベクトルドット積後の結果ベクトルである。
本発明の一つの実施例によると、光電計算方法は、長ビット乗算演算に用いられ、2つの乗算すべき長ビット数をビットにより上位の順と下位の順とに分割させ、2つの長ビット乗数を2組の短ビット乗数に分割させ、前記長ビット乗数が分割された部数が長ビット乗数の具体的なビット長により決められ、分割後の2組短ビット乗数をペアとなって乗算する規則により、それぞれ少なくとも4つの乗算器の乗数入力端に入力させ、使用した乗算器の数が、乗算すべき長ビット乗数の具体的なビット長により決められ、前記少なくとも4つの乗算器出力端の出力結果を入力の乗数のビット長の長さにより、対応するシフト操作を行い、さらにシフト後の結果を累積し、最終的な累積結果が2つの長ビット乗数が乗算した後の結果である。
また、本発明の一つの形態によると、単精度浮動小数点数乗算器を提供し、また、本発明の実施例による長ビット乗算器を含み、単精度浮動小数点数の乗算演算を行い、前記長ビット光電計算乗算器が2つの長ビット乗数入力端および結果出力端を含み、前記光電加算器が2つの加数入力端および結果出力端を含み、前記長ビット光電計算乗算器の2つの長ビット乗数入力端は、尾数入力端として設置され、インクリメント操作を行った2つの乗算すべき単精度浮動小数点数の尾数ビットデータを長ビット乗算器の2つの長ビット入力端に入力させ、乗算を完成した後、尾数ビット演算結果を制御システムに出力し、前記光電加算器の2つの加数入力端は、指数入力端として設置され、2つの乗算すべき単精度浮動小数点数の指数ビットデータを加数入力端に入力させ、加算を完成した後に、指数ビット演算結果を制御システムに出力し、前記制御システムは、2つの乗算すべき単精度浮動小数点数の符号ビット判断操作を完成させ、乗算後の符号ビットデータを出力させ、制御システムに出力された尾数ビット演算結果と、指数ビット演算結果とともに組み合わせて浮動小数になり、最終的に取得された結果は2つの乗算すべき単精度浮動小数点数の乗算結果である。
本発明のもう一つの形態によると、単精度浮動ドット積法計算方法を提供し、さらに、本発明の実施例の長ビット乗算の光電計算方法と、本発明のもう一つの実施例の光電計算方法とを利用し、2つの乗算すべき単精度浮動小数点数を、2つの指数ビットデータと、2つの符号ビットデータと、2つの尾数ビットデータとに分割し、前記2つの尾数ビットデータに対してインクリメント操作を行い、前記2つの指数ビットデータが光電計算加算器の2つの加数入力端に入力され、指数ビット演算結果として結果を出力し、インクリメント操作を行った前記2つの尾数ビットデータが長ビット乗算器の2つの長ビット乗数入力端に入力され、尾数ビット演算結果として結果を出力し、前記2つの符号ビットデータが一つの制御システムにより正負判断を完成した後、尾数ビット演算結果と、指数ビット演算結果とともに組み合わせて浮動小数になり、取得した2つの乗算すべき単精度浮動小数点数が最終的な乗算結果となる。
Claims (49)
- 少なくとも1つのキャリア制御領域と、少なくとも1つのカップリング領域と、少なくとも1つの光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含む半導体多機能領域構造を含み、光入力と電気入力の両方で演算量を入力する光電計算ユニットであって、
光入力による演算量としての光入力量は、入射光子が光生成キャリアに変換されるように入力が完成し、電気入力による演算量としての電気入力量は、キャリアを直接注入することで入力が完成し、
前記キャリア制御領域は、前記光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、前記光電計算ユニットの電気入力端とされ、いずれかの演算量を電気入力量として入力するように設置され、あるいは、前記光電計算ユニット内のキャリアのみを制御して変調し、その他の領域を介して電気入力量を入力するように設置され、
前記カップリング領域は、光子入射による光生成キャリアが前記光電計算ユニット内のキャリアに作用して演算関係が形成されるように、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域と読出領域を接続するように設置され、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域は、
収集領域が、入射された光子を吸収し、生成された光生成キャリアを収集して、前記光電計算ユニットの光入力端とされ、いずれかの演算量を光入力量として入力するように設置され、
読出領域が、前記光電計算ユニットの電気入力端とされ、いずれかの演算量を電気入力量として入力して、前記光電計算ユニットの出力端とされ、光入力量と電気入力量により作用されたキャリアをユニット出力量として出力するように設置され、
あるいは、その他の領域により電気入力量を入力し、読出領域が、前記光電計算ユニットの出力端のみとされ、光入力量と電気入力量により作用されたキャリアをユニット出力量として出力するように設置されることを特徴とする光電計算ユニット。 - 前記キャリア制御領域としての制御ゲートと、前記カップリング領域としての電荷カップリング層と、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのP型基板とを含み、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのP型半導体基板は、左側の収集領域と右側の読出領域とを含み、前記左側の収集領域は、光電子を収集するための空乏層を生成し、右側の読出領域を介して収集された光電子の電荷量を光入力端の入力量として読み出するように設置され、前記右側の読出領域は、シャロートレンチアイソレーションと、N型ドレイン端子と、N型ソース端子とを含み、読み出す同時に、電気入力端としていずれかの演算量を入力するように設置され、
前記カップリング領域としての電荷カップリング層は、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域と読出領域を接続して、収集領域の基板内において空乏領域が光電子の収集を開始した後に、収集領域の基板の表面電位が収集された光電子の数に影響を受け、また、電荷カップリング層の接続により、読出領域の半導体基板の表面電位が収集領域の半導体基板の表面電位に影響を受け、さらに読出領域のソース・ドレイン間における電流の大きさを影響し、読出領域のソース・ドレイン間における電流を判断することにより、収集領域によって収集された光電子の数を読み出すように設置され、
前記キャリア制御領域としての制御ゲートは、パルス電圧が印加されことで、P型半導体基板の読出領域に光電子を励起するための空乏領域が生成される同時に、電気入力端として、いずれかの演算量を入力するように設置され、
隔離用の基層媒介層は、前記P型半導体基板と前記電荷カップリング層との間に設置され、
隔離用の最上層媒介層は、電荷カップリング層と前記制御ゲートとの間に設置されることを特徴とする請求項1に記載の光電計算ユニット。 - 前記キャリア制御領域としての制御ゲートと、前記カップリング領域としての電荷カップリング層と、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのN型基板とを含み、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのN型半導体基板は、左側の収集領域と右側の読出領域とを含み、前記左側の収集領域は、光正孔を収集するための空乏層を生成し、右側の読出領域を介して収集された光正孔の電荷量を読み出し、光入力端の入力量とするように設置され、前記右側の読出領域は、シャロートレンチアイソレーションと、P型ドレイン端子と、P型ソース端子とを含み、読み出す同時に、電気入力端としていずれかの演算量を入力するように設置され、
前記カップリング領域としての電荷カップリング層は、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域と読出領域を接続して、収集領域の基板内において空乏領域が光正孔の収集を開始した後に、収集領域の基板の表面電位が収集された光正孔の数に影響を受け、また、電荷カップリング層の接続により、読出領域の半導体基板の表面電位が収集領域の半導体基板の表面電位に影響を受け、さらに読出領域のソース・ドレイン間における電流の大きさを影響し、読出領域のソース・ドレイン間における電流を判断することにより、収集領域によって収集された光正孔の数を読み出すように設置され、
前記キャリア制御領域としての制御ゲートは、負のパルス電圧が印加されることで、N型半導体基板の読出領域に光正孔を励起するための空乏領域が生成される同時に、電気入力端として、いずれかの演算量を入力するように設置され、
隔離用の基層媒介層は、前記N型半導体基板と前記電荷カップリング層との間に設置され、
隔離用の最上層媒介層は、電荷カップリング層と前記制御ゲートとの間に設置されることを特徴とする請求項1に記載の光電計算ユニット。 - 前記キャリア制御領域としての制御ゲートと、前記カップリング領域としての電荷カップリング層と、及び前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのP型基板とを含み、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのP型半導体基板は、一つのN型ドレイン端子及び一つのN型ソース端子を含み、感光と読出の動作を同時に担当するとともに、電気入力端としていずれかの演算量を入力するように設置され、
前記カップリング領域としての電荷カップリング層は、内部に取り込まれた光電子を蓄積し、読出時のユニット閾値の大きさを変更して、読出領域のソース・ドレイン間における電流に影響を与えることで、読出領域のソース・ドレイン間における電流を判断して、感光時に生成されてかつ電荷カップリング層に取り込まれた光電子の数を読み出すように設置され、
前記キャリア制御領域としての制御ゲートは、パルス電圧が印加されることで、P型半導体基板の読出領域に光電子を励起するための空乏領域が生成される同時に、電気入力端として、いずれかの演算量を入力するように設置され、
隔離用の基層媒介層は、前記P型半導体基板と前記電荷カップリング層との間に設置され、
隔離用の最上層媒介層は、電荷カップリング層と前記制御ゲートとの間に設置されることを特徴とする請求項1に記載の光電計算ユニット。 - 前記キャリア制御領域としてのリセットトランジスタと、前記カップリング領域としての光電子カップリングリード線と、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのフォトダイオードおよび読出トランジスタと、前記光電計算ユニットをアレイに構成する時にアレイアドレッシングに用いられるアドレッシングトランジスタとを含み、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域としてのフォトダイオードおよび読出トランジスタは、
フォトダイオードが、感光を作用し、前記フォトダイオードのN領域がカップリング領域としての前記光電子カップリングリード線を介して、読出トランジスタの制御ゲートとリセットトランジスタのソース端子に接続されるように設置され、
前記読出トランジスタが、ソース端子がアドレッシングトランジスタのドレイン端子に接続され、読出に用いられるとともに、電気入力端として、いずれかの演算量を入力させるように設置され、
前記カップリング領域としての光電子カップリングリード線は、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域と読出領域としてのフォトダイオードと、読出領域としての読出トランジスタとを接続して、フォトダイオードのN領域電位を読出トランジスタ制御ゲートに印加するように設置され、
前記キャリア制御領域としてのリセットトランジスタは、ドレイン端子を介して正電圧が入力されてフォトダイオードに作用し、リセットトランジスタをオンにすると、前記正電圧がフォトダイオードに作用され、フォトダイオードに空乏領域を発生させて感光させるともに、電気入力端として、いずれかの演算量を入力するように設置され、
前記アドレッシングトランジスタは、光電計算ユニット全体の出力を制御するように設置されることを特徴とする請求項1に記載の光電計算ユニット。 - 光電計算ユニットに光学的に対応する発光ユニットをさらに含み、前記発光ユニットは、発出した光が前記光電計算ユニットにおいて光生成キャリアを生成して光電計算ユニットの光入力量とし、前記光電計算ユニットにおける電気入力端に入力された電気入力量と互いに作用した結果を、光電演算結果として設置されることを特徴とする請求項1に記載の光電計算ユニット。
- 前記発光ユニットは、一つの信号変換駆動器により駆動され、
前記信号変換駆動器は、デジタル信号を発光ユニットの駆動電流パルスのパルス幅に変換するとともに、複数の発光ユニットからなる発光アレイ全体を駆動し、またはアドレッシングにより特定の関連する発光ユニットを駆動し、前記関連する発光ユニットに対応時間の光信号を生成させるように設置され、前記光信号は、対応する光電計算ユニットの光学入力量として設置されることを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 2次元または3次元アレイに構成し、光電計算モジュールを形成し、様々な特定の演算機能を実現するように設置されることを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。
- 複数の請求項6に記載の光電計算ユニットにより構成される光電計算アレイであって、
発光アレイと光電計算アレイとの間に一層または多層の光学構造があり、前記発光アレイからの光が前記光電計算アレイの所定位置へ照射されるフォーカス方式を実現し、発光アレイと光電計算アレイとの間の光学的な対応を実現することを特徴とする光電計算アレイ。 - 少なくとも1つの発光ユニット及び少なくとも1つの光電計算ユニットを含む光電計算ユニットにより実行される光電計算方法であって、
前記光電計算ユニットは、キャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含む一つの半導体多機能領域構造を含み、
前記光電計算方法は、
前記発光ユニットが光を射出するように設置され、前記光を前記光電計算ユニットへ照射させ、前記キャリア制御領域により制御され、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域に、光電計算ユニットの第1の演算量として光生成キャリアを生成させることと、
多機能領域のうち、1つの領域で電気演算量を生成させて、対応するキャリアが入力され、前記キャリアを光電計算ユニットの第2の演算量とすることと、
前記第1の演算量を示す光生成キャリアと前記第2の演算量を示すキャリアを、光生成キャリア読出領域のキャリアに共通に作用させ、作用されたキャリアを光電演算の結果とすることと、
光電演算結果としてのキャリアを、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域の読出領域の出力端で出力することと、を含むことを特徴とする光電計算方法。 - 前記発光ユニット及び光電計算ユニットを含む加算器とし、
前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記発光ユニットは、第1の加数を示す光信号を送信するように設置され、
前記キャリア制御領域は、前記光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、光電計算ユニットの電気入力端として設置され、第2の加数を入力することに用いられ、
前記カップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用するように設置され、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域は、一つの光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域は、発光ユニットにより射出された光を吸収し、かつ光生成キャリアを生成して収集し、前記光入力端に第1の加数が入力され、前記第1の加数と前記第2の加数が光生成キャリアの収集領域と読出領域のうち読出領域におけるキャリアに共通に作用し、作用されたキャリアが結果出力端を介して加算器の結果出力とするように設置されることを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 加算演算に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアは、第1の加数に設置され、
前記キャリア制御領域にキャリアが注入され、前記キャリアを第2の加数とし、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域において、前記第1の加数を示す光生成キャリアと前記第2の加数を示すキャリアとを、光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアに共通に作用させ、作用された前記キャリアを前記加算演算の結果とし、光電子の収集領域と読出領域で出力されることを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 複数の加数を同時に加算する加算器として用いられ、前記発光ユニットと光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記発光ユニットは、第1の加数を示す光信号を送信するように設置され、
前記キャリア制御領域は、並列されたマルチマスタ領域構造を用い、光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、加算器の電気入力端として他の複数の加数を入力するように設置され、
前記カップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアに前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域は、光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域は、発光ユニットにより射出された光を吸収し、かつ光生成キャリアを生成して収集し、前記加算器の光入力端として、加数が入力され、電気入力端と光入力端へ共同入力した複数の加数を光生成キャリアの収集領域と読出領域のうち読出領域におけるキャリアに共通に作用し、前記光生成キャリアの読出領域におけるキャリアが結果出力端を介して加算器の結果として出力されることを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 複数の加数の加算演算に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアは、第1の加数として設置され、
前記キャリア制御領域は、マルチゲート構成とし、マルチゲートから入力されたキャリアを他の複数の加数とするように設置され、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域において、前記第1の加数を示す光生成キャリアおよび前記他の加数を示すキャリアを、光生成キャリアの収集領域と読出領域のうち読出領域のキャリアに共通に作用させ、作用させたキャリアを前記加算演算の結果として、光電子の収集領域と読出領域の出力端で出力されることを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 少なくとも2つの加数の加算器として用いられ、
少なくとも2つの前記発光ユニットおよび少なくとも2つの前記光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
少なくとも2つの前記発光ユニットは、少なくとも2つの加数を示す光信号を送信するように設置され、
少なくとも2つの光電計算ユニットの出力端は、互いに接続されるように設置され、前記少なくとも2つの光電計算ユニットのキャリア制御領域は、定電圧の値が入力され、光電計算ユニット内のキャリアを制御して駆動するように設置され、
前記少なくとも2つの光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記少なくとも2つの光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域は、それぞれ光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、前記少なくとも2つの光電計算ユニットの光入力端は、それぞれ少なくとも2つの発光ユニットにより射出された前記光信号を受信し、前記光信号をそれぞれ加算器の加数とするように設置され、前記少なくとも2つの結果出力端は、光入力端の入力量により影響される光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアを出力し、定電圧の駆動下で電流の形態で出力し、集約された後に最終的な結果を取得し、前記最終的な結果を加算演算の結果として出力するように設置されることを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 少なくとも2つの加数の加算演算に用いられ、
前記少なくとも2つの発光ユニットにより射出された光信号は、加算器の少なくとも2つの加数として、対応する少なくとも2つの光電計算ユニットに対応して照射し、
前記少なくとも2つの光生成キャリアの収集領域と読出領域において、対応する加数を示す光生成キャリアを、対応する光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアに作用させ、作用させた前記キャリアを定電圧の駆動下で、電流の形態で出力し、接続された出力端を流して電流の集約を完成させ、集約された電流値を加算器の結果出力とすることを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 乗算器として用いられ、
一つの前記発光ユニット及び一つの光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記発光ユニットは、第1の乗数を示す光信号を送信するように設置され、
前記キャリア制御領域は、定電圧の値を入力し、光電計算ユニット内のキャリアを制御して駆動するように設置され、
前記カップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域は、光入力端と、電気入力端と、少なくとも1つの結果出力端とを含み、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域は、発光ユニットにより射出された光を吸収し、かつ光生成キャリアを生成して収集し、乗算器の光入力端として、第1の乗数を入力するように設置され、前記電気入力端は、乗算器の2番目の乗数が入力され、前記光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域内の1番目の乗数と2番目の乗数により共通に作用されるキャリアを、光入力量と電気入力量が作用した後のキャリアとして、光電子の収集領域と読出領域の出力端で結果として出力するように設置されることを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 乗算演算に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアは、乗算器の第1の乗数として設置され、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域において、読出領域の電気入力端から入力されたキャリアが乗算器の第2の乗数として設置され、前記第1の乗数を示す光生成キャリアと前記第2の乗数を示すキャリアとを、光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域内のキャリアに共通に作用させ、作用させた後の前記キャリアを乗算器の結果として、光電子の収集領域と読出領域の出力端から出力することを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 乗算器として用いられ、
一つの前記発光ユニットと一つの光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記発光ユニットは、第1の乗数を示す光信号を送信するように設置され、
前記キャリア制御領域は、ユニット内のキャリアを制御して変調し、光電計算ユニットの電気入力端として、シリアルの上位の順にバイナリ変換された第2の乗数を入力するように設置され、
前記カップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記光生成キャリアの収集領域と読出領域は、1つの光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域は、発光ユニットにより射出された光を吸収し、かつ光生成キャリアを生成して収集し、乗算器の光入力端として、第1の乗数を入力するように設置され、前記第1の乗数と前記第2の乗数のバイナリの各ビット上の二値化入力量を、光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域におけるキャリアに共通に作用させ、前記読出領域におけるキャリアを結果出力端を介して第1の乗数と第2の乗数の各ビット上の値の乗算結果として順次にシリアル出力させ、シフトと接合動作により、最終的な乗算結果を取得することを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 乗算演算に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアは、乗算器の光入力端データとして設置され、第1の乗数となり、
2番目の乗数を示す量をバイナリに変換させ、ビットの上位の順にシリアルで前記キャリア制御領域から変調されたキャリア形態で注入し、また前記変調されたキャリアを乗算器の第2の乗数として、電気入力端から入力され、
前記キャリアの収集領域と読出領域において、前記第1の乗数を示す光生成キャリアと、前記第2の乗数を示すシリアル入力したキャリア制御領域のキャリアとを、順次に対応する光生成キャリアの収集領域と読出領域のうち読出領域のキャリアに共通に作用させ、
光電子の収集領域と読出領域の出力端の出力量を、結果として出力し、順次にシフトと累積させ、取得された結果が最終的な乗算演算結果であることを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 乗算器として用いられ、
少なくとも2つの前記発光ユニットおよび少なくとも2つの前記光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記少なくとも2つの発光ユニットは、第1の乗数として、数値が同一な光信号を送信するように設置され、
少なくとも2つの光電計算ユニットは、パラレルに設置されているが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更しなく、前記少なくとも2つの光電計算ユニットのキャリア制御領域は、ユニット内のキャリアを制御して変調し、ビットの上位の順により、バイナリ変換後の第2の乗数の二値データを、前記少なくとも2つのパラレル並列の光電計算ユニットにパラレル入力させ、乗算器の電気入力端データとして、パラレル入力が組み合わせて第2の乗数とし、
前記少なくとも2つの光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させ、
前記少なくとも2つの光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域は、それぞれ一つの光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、前記少なくとも2つの光電計算ユニットの光入力端は、少なくとも2つの発光ユニットにより送信された前記光信号を受信するように設置され、前記少なくとも2つの結果出力端は、第1の乗数および第2の乗数の各ビットデータにより共同影響された光生成キャリアの収集領域と読出領域のうち読出領域内のキャリアを出力し、少なくとも2つの光電子の収集領域と読出領域の出力端から出力し、シフトと累積の操作を行い、その結果が乗算器の結果として出力されるように設置されることを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 乗算演算に用いられ、
前記少なくとも2つの発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアを乗算器の光入力端データとして設置し、第1の乗数となり、
第2の乗数を示す量をバイナリに変換させ、ビットの上位の順でパラレルにして前記少なくとも2つのキャリア制御領域から変調されたキャリア形態で異なるユニットにそれぞれ注入させ、前記変調されたキャリアを第2の乗数とし、
前記少なくとも2つのキャリアの収集領域と読出領域において、前記第1の乗数を示す光生成キャリアと前記第2の乗数の異なるビット二値データを示すキャリア制御領域のキャリアを、それぞれ対応する少なくとも2つの光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアに作用させ、作用させた前記キャリアが光電子の収集領域と読出領域の出力端に結果として出力され、シフトと累積操作により、最終的な乗算器演算結果とすることを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 乗算器として用いられ、
少なくとも2つの前記発光ユニットおよび少なくとも2つの前記光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記少なくとも2つの発光ユニットは、第1の乗数として、数値が同一な光信号を送信するように設置され、
少なくとも2つの光電計算ユニットは、パラレルに設置されているが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更しなく、出力端を接続させ、前記少なくとも2つの光電計算ユニットのキャリア制御領域は、光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、ビットの上位の順により、バイナリ変換後の第2の乗数の二値データを、前記少なくとも2つのパラレル並列の光電計算ユニットにパラレル入力させ、乗算器の電気入力端データとして、第2の乗数とし、
前記少なくとも2つの光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させ、
前記少なくとも2つの光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域は、それぞれ1つの光入力端と、1つの電気入力端と、少なくとも1つの結果出力端とを含み、前記光電計算ユニットの光入力端は、少なくとも2つの発光ユニットにより送信された前記光信号を受信するように設置され、前記電気入力端は、キャリア制御領域上入力データビットの上位の順に、ビットウェートを示すキャリアを入力するように設置され、前記少なくとも2つの結果出力端は、第1の乗数と、第2の乗数との各ビットデータおよび各ビットウェートに基づいて共同影響された光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域内のキャリアを出力し、さらに定電圧の駆動下で電流の形態で出力し、集約後、最後の乗算結果を出力することを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 乗算演算に用いられ、
前記少なくとも2つの発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアを乗算器の光入力端データとして設置し、第1の乗数となり、
第2の乗数を示す量をバイナリに変換させ、ビットの上位の順でパラレルにして前記少なくとも2つのキャリア制御領域から変調されたキャリア形態でそれぞれ異なるユニットに注入させ、前記変調されたキャリアを第2の乗数とし、
前記少なくとも2つのキャリア収集領域と読出領域において、電気入力端を介してキャリア制御領域における入力データのビットウェートに相当するキャリアが入力され、前記第1の乗数を示す光生成キャリアと、前記第2の乗数の異なるビットの二値データを示すキャリア制御領域のキャリアと、ウェートを示すキャリア収集領域と読出領域の電気入力端キャリアとを、対応する少なくとも2つの光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアに共通に作用させ、作用させた前記キャリアが電流の形態で出力して集約され、その結果が前記乗算器の結果として出力されることを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 光電計算ベクトル加算器を構成することに用いられ、
少なくとも2組の次元が少なくとも2であるベクトルの加算演算に用いられ、前記光電計算ベクトル加算器は、少なくとも2つの加数入力端および結果出力端を含み、
少なくとも2つの光電計算加算器は、パラレル並列するように設置され、
各加算器の入力端は、少なくとも2桁の加数が入力され、少なくとも2つの加算すべきベクトルの同一番号の対応元素を示し、使用した加算器入力端の数が、前記加算すべきベクトルの数より少なくないように設置され、
各前記加算器の出力端は、2つのベクトルの同一番号の対応元素が加算された結果を出力し、前記少なくとも2つの結果を組み合わせ、完全のベクトルに接合させ、前記完全のベクトルが前記光電計算ベクトル加算器の演算結果であるように設置されることを特徴とする請求項11、13、15のいずれか一項に記載の光電計算ユニット。 - ベクトル加算演算に用いられ、
少なくとも2組の次元が少なくとも2であるベクトルの加算演算に用いられ、
前記少なくとも2つの加算すべきベクトルを次元に基づいて分割させ、複数組の独立した加数を形成し、
各組の独立した加数が各加算器の加数入力端に入力され、使用した加算器入力端の数が加算すべきベクトルの数より少なくなく、
前記少なくとも2つの加算器出力端の出力結果を、入力されたベクトルの元素番号に基づいて、改めて完全のベクトルに接合させ、前記完全のベクトルが少なくとも2つの加算すべきベクトル加算演算後の結果ベクトルであることを特徴とする請求項12、14、16のいずれか一項に記載の光電計算方法。 - 光電計算ベクトル点乗算器を構成することに用いられ、
次元が少なくとも2であるベクトルのドット積演算に用いられ、前記光電計算ベクトル点乗算器が2つの乗数入力端及び結果出力端を含み、、
少なくとも2つの光電計算乗算器は、独立してパラレル並列し、
各乗算器の入力端は、乗算すべきベクトルの同一番号の対応元素の乗数を入力するように設置され、
各乗算器の出力端は、2つの乗算すべきベクトルの同一番号の対応元素が乗算された結果を出力し、前記少なくとも2つの結果を完全のベクトルに接合し、前記完全のベクトルが前記光電計算ベクトル点乗算器の演算結果であるように設置されることを特徴とする請求項19、21、23、25のいずれか一項に記載の光電計算ユニット。 - ベクトルドット積演算に用いられ、
次元が少なくとも2であるベクトルのドット積演算に用いられ、
2つの乗算すべきベクトルを次元に基づいて分割させ、独立した複数組の乗数を形成させ、
各組の独立した乗数を各乗算器の乗数入力端に入力させ、
前記少なくとも2つの乗算器出力端の出力結果を、入力されたベクトルの元素番号に基づいて、改めて完全のベクトルに接合させ、前記完全のベクトルが2つの乗算すべきベクトルドット積後の結果ベクトルであることを特徴とする請求項20、22、24、26のいずれか一項に記載の光電計算方法。 - 長ビット乗算器に用いられ、
各光電計算乗算器は、2つの乗数入力端及び結果出力端を含み、
少なくとも4つの前記光電計算乗算器は、パラレル並列するように設置され、
前記少なくとも4つの乗算器の入力端は、その入力量が上位の順と下位の順とに分割後の乗算すべき数の部分データの乗数として設置され、
前記少なくとも4つの乗算器の出力端は、2つの乗算すべき数の対応する上位の順と下位の順とに乗算後の結果を出力し、少なくとも4つの乗算器出力の結果が、入力データのウェートに基づいて対応するシフトと累積を行い、完全の長ビット数を出力し、最終的な乗算結果とすることを特徴とする請求項19、21、23、25のいずれか一項に記載の光電計算ユニット。 - 長ビット乗算演算に用いられ、
2つの乗算すべき長ビット数をビットにより上位の順と下位の順とに分割させ、2つの長ビット乗数を2組の短ビット乗数に分割させ、前記長ビット乗数が分割された部数が長ビット乗数の具体的なビット長により決められ、
分割後の2組短ビット乗数をペアとなって乗算する規則により、それぞれ少なくとも4つの乗算器の乗数入力端に入力させ、使用した乗算器の数が、乗算すべき長ビット乗数の具体的なビット長により決められ、
前記少なくとも4つの乗算器出力端の出力結果を入力の乗数のビット長の長さにより、対応するシフト操作を行い、さらにシフト後の結果を累積し、最終的な累積結果が2つの長ビット乗数が乗算した後の結果であることを特徴とする請求項20、22、24、26のいずれか一項に記載の光電計算方法。 - 複数の前記発光ユニット及び前記光電計算ユニットを含み、シリアルマトリックスベクトル乗算器を構成し、前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記発光ユニットは、乗算すべきマトリックスにおけるデータの光信号を送信するように設置され、
前記光電計算ユニットは、乗算すべきマトリックスの行数及び列数と同一なユニットアレイに配列されるが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更しなく、前記ユニットアレイの各列のすべてのユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域の出力端が互いに接続され、前記ユニットアレイの各行のすべてのユニットのキャリア制御領域が互いに接続されるように設置され、
前記ユニットアレイにおける各行のユニットのキャリア制御領域は、光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、ベクトルにおける各元素のキャリアを列で入力させ、マトリックスベクトル乗算器のベクトルデータ入力端となるように設置され、前記ベクトルにおける各元素のデータは、バイナリ変換された後、ビットに従ってシリアルされた二値化後データを示すキャリアを各行のキャリア制御領域に入力させ、
前記光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記複数の光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域において、各ユニットは光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、前記光電計算ユニットの光入力端は、対応する発光ユニットにより射出された光信号を受信してマトリックスにおけるデータが入力され、マトリックスベクトル乗算器のマトリックスデータ入力端として設置され、前記結果出力端は、マトリックスデータとベクトルデータにより共通に作用される光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアを出力し、さらに定電圧の駆動下で電流の形態で出力して列で集約し、結果を出力するように設置され、出力した結果に対して入力したビットでシフト操作して累積し、最終的な結果ベクトルを取得することを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - マトリックスベクトル乗算演算に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアがマトリックスベクトル乗算器の光入力端データとして設置され、乗算すべきマトリックスデータとなり、
前記光電計算ユニットを乗算すべきマトリックスの行数及び列数と同一なユニットアレイに配列させるが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更しなく、前記ユニットアレイの各列のすべてのユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域の出力端を互いに接続させ、前記ユニットアレイの各行のすべてのユニットのキャリア制御領域を互いに接続させ、
ベクトルデータにおける各元素をバイナリに変換され、ビットの上位の順でシリアルして同一行が接続されるキャリア制御領域から変調されたキャリア形態で、異なる元素を示すデータをそれぞれ異なる行に注入させ、乗算すべきベクトルデータとなり、
前記キャリアの収集領域と読出領域において、前記マトリックスデータを示す光生成キャリアと前記ベクトルデータの異なるビット二値データを示すキャリア制御領域のキャリアを、対応する光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアに共通に作用させ、作用させた前記キャリアを定電圧の駆動下で、電流の形態で出力して列で集約し、シフトと累積の操作を行い、最終的な乗算結果ベクトルを取得することを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - パラレルマトリックスベクトル乗算器を構成することに用いられる光電計算ユニットであって、複数の前記発光ユニットおよび複数の前記光電計算ユニットを含み、前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含む、
前記発光ユニットは、乗算すべきマトリックスにおけるデータの光信号を送信するように設置され、
前記光電計算ユニットは、複数組に分割され、各組ユニットを乗算すべきマトリックスの行数及び列数と同一なユニットアレイに配列させるが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、前記ユニットアレイの各列のすべてのユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域の出力端を互いに接続させ、前記ユニットアレイの各行のすべてのユニットのキャリア制御領域を互いに接続させ、
各組のユニットアレイにおける各行のユニットのキャリア制御領域は、光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、組と列に基づいてベクトルにおける各元素二値化後の対応するビットデータを示すキャリアがパラレル的に入力され、マトリックスベクトル乗算器のベクトルデータ入力端となるように設置され、
複数の前記光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
複数の前記光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域において、各ユニットは光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、複数の前記光電計算ユニットの光入力端は、複数の発光ユニットにより送信された前記光信号を受信し、マトリックスにおけるデータが入力され、マトリックスベクトル乗算器のマトリックスデータ入力端となるように設置され、前記複数の結果出力端は、マトリックスデータおよびベクトルデータにより共通に作用される光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域内のキャリアを出力し、さらに定電圧の駆動下で、電流の形態で出力して列で集約した後、入力したビットでシフト操作を行い、最後に累積し、最終的な結果ベクトルを形成するように設置されることを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - マトリックスベクトル乗算演算に用いられ、
複数の発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアは、マトリックスベクトル乗算器の光入力端データとして設置され、マトリックスデータとなり、
複数の光電計算ユニットを複数組に分割し、各組ユニットを乗算すべきマトリックスの行数及び列数と同一なユニットアレイに配列させるが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、前記ユニットアレイの各列のすべてのユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域の出力端を接続させ、前記ユニットアレイの各行のすべてのユニットのキャリア制御領域を接続させ、
ベクトルデータにおける各元素をバイナリに変換させ、パラレルにして対応組の同一行が接続されるキャリア制御領域から変調されたキャリア形態で、異なる元素を示す異なるビットのデータをそれぞれ異なる組の異なる行に注入させ、ベクトルデータとなり、
複数のキャリアの収集領域と読出領域において、前記マトリックスデータを示す光生成キャリアおよび前記ベクトルデータの異なるビット二値データを示すキャリア制御領域のキャリアを、対応する複数の光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアにそれぞれ共通に作用させ、作用された後の前記キャリアを定電圧の駆動下で、電流の形態で出力して列で集約し、シフトと累積の操作を行い、最終的な結果ベクトルを取得することを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 平均プーリング演算器を構成することに用いられ、
少なくとも2つの元素のマトリックスのプーリング演算を含み、光電マトリックスベクトル乗算器は、一つのマトリックス入力端と、一つのベクトル入力端と結果出力端とを含み、
光電マトリックスベクトル乗算器は、列数が1であり、行数がプーリングすべきマトリックス元素の数に相当し、プーリングすべきマトリックスの平均プーリング演算器として用いられ、
前記光電マトリックスベクトル乗算器のベクトル入力端は、電気入力端として、プーリングすべきマトリックスにおける異なる元素が入力され、前記平均プーリング演算器のプーリングすべきマトリックス入力端となり、マトリックス入力端は、光入力端として、入力列数が1であり、行数がプーリングすべきマトリックス元素の数と同じであり、各元素がいずれもプーリングすべきマトリックス元素数の逆数のマトリックスであり、平均値分母入力端となり、
前記結果出力端は、プーリングすべきマトリックスの最終的な平均プーリング結果を出力するように設置されることを特徴とする請求項31または33に記載の光電計算ユニット。 - 平均プーリング演算に用いられ、
元素数が少なくとも2であるマトリックスの平均プーリング演算に用いられ、
プーリングすべきマトリックスを独立の元素に分割させ、分割させたすべての元素を次元がプーリングすべきマトリックス元素数に相当するベクトルに改めて構成し、
前記マトリックスベクトル乗算器は、乗算すべきマトリックス行数がプーリングすべきマトリックス元素数に相等し且つ列数が1であるマトリックスベクトル演算に適用し、
前記プーリングすべきマトリックスを分割して再構成したベクトルは、マトリックスベクトル乗算器のベクトル入力端、即ち、電気入力端データとして、マトリックスベクトル乗算器に入力され、次元が使用したマトリックスベクトル乗算器と同じであり、各元素をいずれもプーリングすべきマトリックス元素数の逆数であるマトリックスをマトリックスベクトル乗算器のマトリックス入力端、即ち、光入力端データとし、マトリックスベクトル乗算器に入力し、平均プーリング演算における平均値の分母とし、
出力端により出力された結果は、プーリングすべきマトリックスにおける各元素が元素数で除算されて加算した結果であり、即ち、プーリングすべきマトリックスの平均プーリング後の結果であることを特徴とする請求項32または34に記載の光電計算方法。 - シリアル畳み込み演算器を構成し、
前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記発光ユニットは、畳み込みカーネルにおけるデータを示す光信号を送信するように設置され、
前記光電計算ユニットは、畳み込みカーネルに行数及び列数と同一なアレイに配列されるが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、ユニットアレイのすべてのユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域の出力端が互いに接続され、一つの出力端として集約し、
前記アレイにおける各光電計算ユニットのキャリア制御領域は、ユニット内のキャリアを制御して変調し、0充填操作後の畳み込みすべきマトリックスと最初畳み込みカーネル位置に対応する小マトリックスにおける各元素に対応するビットデータを示すキャリアをシリアル入力させ、畳み込み演算器の畳み込みすべきマトリックスデータ入力端となるように設置され、前記小マトリックス内のデータは、バイナリ変換後、ビットに従ってシリアルされた二値化後データを示すキャリアを各ユニットのキャリア制御領域に入力され、
前記アレイにおける光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記アレイにおける各光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域は、1つの光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、前記光入力端は、発光ユニットにより射出された前記光信号を受信し、畳み込みカーネルにおけるデータが入力され、畳み込み演算器の畳み込みカーネル入力端となるように設置され、前記各ユニットの出力端は、畳み込みすべきマトリックスから分割した小マトリックスの対応するビットデータおよび畳み込みカーネルデータにより共同影響された光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域内のキャリアを出力し、さらに定電圧の駆動下で、電流の形態で出力し、並列接続された出力端を介して、アレイにおけるすべての光電計算ユニットの出力電流を全部集約した後、最後に、入力したビットでシフト操作して累積し、現在の畳み込みカーネルの位置に対応する畳み込み演算結果を取得するように設置され、畳み込み演算に必要となるストライドで畳み込みカーネルの位置を移動させ、現在の畳み込みカーネルの位置に対応する畳み込みすべきマトリックスデータが分割した小マトリックスデータを改めて入力させ、出力値を取得した後、すべての畳み込み演算を完成させるまでに、畳み込みカーネルを継続して移動し、全部の出力値を対応する次元のマトリックスになるように改めて構成させ、最終的な畳み込み演算の結果を取得することを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 畳み込み演算に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアは、畳み込み演算器の光入力端データとして設置され、畳み込みカーネルデータとなり、
光電計算ユニットは前記畳み込み演算の畳み込みカーネルの行数及び列数と同一なユニットアレイに配列されているが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、前記ユニットアレイにおける各光電計算ユニットのすべてのキャリア収集領域と読出領域における読出領域の出力端がいずれも接続され、一つの出力端として集約し、
畳み込みすべきマトリックスが0充填操作を行った後、畳み込みカーネルの現在の位置に基づいて、次元が畳み込みカーネルサイズに相当する小マトリックスに分割され、小マトリックスにおける各元素をバイナリに変換させ、ビットの上位の順にシリアルで前記キャリア制御領域から変調されたキャリア形態で各ユニットに入力させ、畳み込みすべきマトリックスデータとなり、
前記ユニットアレイにおいてユニットのキャリア収集領域と読出領域において、前記畳み込みすべきマトリックスから分割した小マトリックスの対応するビットデータを示す光生成キャリアおよび前記畳み込みカーネルデータを示すキャリア制御領域のキャリアを、対応する光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアにそれぞれ共通に作用させ、作用させた前記キャリアを定電圧の駆動下で、電流の形態で出力し、全部集約させ、シフトと累積操作を完成させ、現在の畳み込みカーネルの位置に対応する畳み込み演算結果を取得し、
畳み込み演算に必要となるストライドで畳み込みカーネルの位置を移動させ、現在の畳み込みカーネルの位置に対応する畳み込みすべきマトリックスデータから分割した小マトリックスデータを改めて入力させ、出力値を取得した後、全部畳み込み演算を完成するまでに、畳み込みカーネルを継続して移動させ、全部の出力値を対応する次元のマトリックスになるように改めて構成させ、最終的な畳み込み演算の結果を取得することを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - パラレル畳み込み演算器を構成することに用いられ、
前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含む、
前記発光ユニットは、畳み込みカーネルにおけるデータを示す光信号を送信するように設置され、
前記光電計算ユニットは、複数組に分割して設置され、各組がいずれも行数及び列数が畳み込みカーネルの行数及び列数と同一なアレイに配列されるが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、前記各組アレイのすべてのユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域の出力端がいずれも接続され、一つの出力端として集約し、
前記各組アレイにおける各光電計算ユニットのキャリア制御領域は、光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、0充填操作後の畳み込みすべきマトリックスと最初畳み込みカーネル位置に対応する小マトリックスにおける各元素に対応するビットデータを示すキャリアをパラレル入力し、畳み込み演算器の畳み込みすべきマトリックスデータ入力端となるように設置され、前記小マトリックスにおけるデータは、バイナリ変換後、対応するビットに対応するデータを対応組のユニットアレイ中に入力させるように設置され、
前記各組アレイにおける光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記各組アレイにおける各光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域は、1つの光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、前記光入力端は、発光ユニットにより射出された前記光信号を受信し、畳み込みカーネルにおけるデータが入力され、畳み込み演算器の畳み込みカーネル入力端となるように設置され、前記各ユニットの出力端は、畳み込みすべきマトリックスから分割した小マトリックスの対応するビットデータおよび畳み込みカーネルデータにより共同影響された光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域内のキャリアを出力し、さらに定電圧の駆動下で、電流の形態で出力し、並列接続された出力端を介して、アレイにおけるすべての光電計算ユニットの出力電流を全部集約した後、最後に、入力したビットでシフト操作して累積し、現在の畳み込みカーネルの位置に対応する畳み込み演算結果を取得するように設置され、畳み込み演算に必要となるストライドで畳み込みカーネルの位置を移動させ、現在の畳み込みカーネルの位置に対応する畳み込みすべきマトリックスデータが分割した小マトリックスデータを改めて入力させ、出力値を取得した後、すべての畳み込み演算を完成させるまでに、畳み込みカーネルを継続して移動し、全部の出力値を対応する次元のマトリックスになるように改めて構成させ、最終的な畳み込み演算の結果を取得することを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - 畳み込み演算に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアは、畳み込み演算器の光入力端データとして設置され、畳み込みカーネルデータとなり、
光電計算ユニットを複数組に分割し、各組がいずれも行数及び列数が畳み込みカーネルの行数及び列数と同一なアレイに配列されているが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、前記各組のユニットアレイにおける各光電計算ユニットのすべてのキャリア収集領域と読出領域における読出領域の出力端がいずれも接続され、一つの出力端として集約し、
畳み込みすべきマトリックスが0充填操作を行った後、畳み込みカーネルの現在の位置に基づいて、次元が畳み込みカーネルサイズに相当する小マトリックスに分割され、再び小マトリックスにおける各元素をバイナリに変換させ、対応するビットデータをパラレルにして対応組アレイのキャリア制御領域に入力させ、変調後のキャリア形態で各ユニットに入力させ、畳み込みすべきマトリックスデータとなり、
前記光電計算ユニットのキャリア収集領域と読出領域において、前記畳み込みすべきマトリックスから分割した小マトリックスの対応するビットデータを示す光生成キャリアおよび前記畳み込みカーネルデータを示すキャリア制御領域のキャリアを、対応する光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアにそれぞれ共通に作用させ、作用させた前記キャリアを定電圧の駆動下で、電流の形態で出力し、1組アレイのすべての出力電流を全部集約させ、シフトと累積操作を完成させ、現在の畳み込みカーネルの位置に対応する畳み込み演算結果を取得し、
畳み込み演算に必要となるストライドで畳み込みカーネルの位置を移動させ、現在の畳み込みカーネルの位置に対応する畳み込みすべきマトリックスデータから分割した小マトリックスデータを改めて入力させ、出力値を取得した後、全部畳み込み演算を完成するまでに、畳み込みカーネルを継続して移動させ、全部の出力値を対応する次元のマトリックスになるように改めて構成させ、最終的な畳み込み演算の結果を取得することを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 請求項31または33に記載の光電マトリックスベクトル乗算器と、請求項35に記載の平均プーリング演算器と、請求項37または39に記載の畳み込み演算器とを含むニューラルネットワーク算法加速装置であって、
前記光電マトリックスベクトル乗算器のマトリックス入力端は、ネットワーク重みが入力され、ベクトル入力端から上層のレベルネットワークの出力データまたは最初データが入力されるように設置され、
前記平均プーリング演算器の平均値分母入力端は、プーリングすべきマトリックスにおける元素数の逆数を入力するように設置され、プーリングすべきマトリックス入力端は、プーリングすべきデータが入力されるように設置され、
前記畳み込み演算器の畳み込みカーネル入力端は、畳み込みカーネルにおけるデータが入力されるように設置され、畳み込みすべきマトリックス入力端から、畳み込みカーネルの現在位置に対応する畳み込みすべきマトリックスにおける小マトリックスデータを入力し、
非線形関数モジュールは、電気的な計算素子により構成され、非線形関数を演算するように設置され、
共通ロジック演算モジュールは、電気的な演算器および/または請求項1に記載の光電計算ユニットを含み、前記光電マトリックスベクトル乗算器と、平均プーリング演算器と、畳み込み演算器との演算機能を整合して制御することに用いられることを特徴とするニューラルネットワーク算法加速装置。 - 請求項32または34に記載のマトリックスベクトル乗算の光電計算方法と、請求項36に記載のプーリング演算の光電計算方法と、請求項38または40に記載の畳み込みの光電計算方法とを利用するニューラルネットワーク演算の加速方法であって、
関連するマトリックスベクトル乗算器のマトリックス入力端から、ネットワーク重みが入力され、前記マトリックスベクトル乗算器のベクトル入力端から、上層のレベルネットワークの出力データまたは最初データが入力され、
関連する平均プーリング演算器の平均値分母入力端から、プーリングすべきマトリックスにおける元素数の逆数が入力され、前記平均プーリング演算器のプーリングすべきマトリックス入力端から、プーリングすべきデータが入力され、
関連する畳み込み演算器の畳み込みカーネル入力端から、畳み込みカーネルにおけるデータが入力され、前記畳み込み演算器の畳み込みすべきマトリックス入力端から、畳み込みカーネルの現在位置に対応する畳み込みすべきマトリックスにおける小マトリックスデータが入力され、
電気的な計算素子により構成される非線形関数モジュールを用い、非線形関数の演算に用いられ、
通用ロジック演算モジュールを用い、前記通用ロジック演算モジュールは、電気的な演算器および/または請求項1に記載の光電計算ユニットを含み、前記マトリックスベクトル乗算器と、平均プーリング演算器と、畳み込み演算器との演算機能を整合して制御することに用いられることを特徴とするニューラルネットワーク演算の加速方法。 - 代数再構成算法を基礎とするCT算法加速器に用いられ、
前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記発光ユニットは、CT算法においてシステムマトリックスにおけるデータの光信号を送信するように設置され、
前記光電計算ユニットは、システムマトリックスの行数及び列数と同一なアレイに配列されているが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、ユニットアレイの同一列のすべての光電計算ユニットのキャリア収集領域と読出領域の読出領域の出力端が互いに接続され、一つの出力端として集約してなり、異なる列の出力端が互いに独立し、
前記アレイにおける各光電計算ユニットのキャリア制御領域は、光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、現在反復回数に対応する予測画像ピクセルデータ二値化後対応するビットデータのキャリアをシリアル入力させ、CT算法加速器の予測画像データ入力端となるように設置され、
前記アレイにおける光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記アレイにおいて各光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域は、1つの光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、前記光入力端は、発光ユニットにより送信された前記光信号を受信し、システムマトリックスにおけるデータが入力され、CT算法加速器のシステムマトリックス入力端となり、前記各ユニットの出力端は、現在反復予測画像ピクセルデータ対応するビットデータおよびシステムマトリックスデータにより共同影響された光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域内のキャリアを出力し、さらに定電圧の駆動下で、電流の形態で出力し、同一列に並列接続された出力端を介してアレイにおけるすべての光電計算ユニットの出力電流を全部集約した後、最後に入力したビットでシフト操作して累積し、制御システムにて他の非マトリックスベクトル乗算内容を完成させた後、次回の反復に入り、また、最初に反復する時、第1回の反復の予測画像ピクセルデータを前記アレイの第1列においてユニットのキャリア制御領域に入力させ、第1列から出力結果を取得した後、制御システムにより処理されて第2回の反復に入り、第2回の反復の予測画像ピクセルデータを前記アレイの第2列におけるユニットのキャリア制御領域に入力させ、このようにして、すべての列の反復を完成させた後、結果を出力して第1列に戻って反復を繰り返し、すべての反復を完成した後、データを制御システムに出力した後、表示システムにて結像し、処理後のCT図を取得することを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - CT算法加速に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアをCT算法加速器の光入力端データとして設置し、システムマトリックスデータとなり、
光電計算ユニットがシステムマトリックスの行数及び列数と同一なユニットアレイに配列されているが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、前記ユニットアレイにおける同一列の各光電計算ユニットのすべてのキャリア収集領域と読出領域における読出領域の出力端がいずれも接続され、一つの出力端として集約してなり、
現在の反復回数により、対応予測画像ピクセルデータベクトルにおける各元素をバイナリに変換させ、ビットの上位の順でシリアルにして前記キャリア制御領域から変調されたキャリア形態で各ユニットに入力させ、予測画像データとなり、
前記ユニットアレイにおけるユニットのキャリア収集領域と読出領域において、前記現在の反復回数の予測画像ピクセルに対応するビットデータを示す光生成キャリアおよび前記システムマトリックスデータを示すキャリア制御領域のキャリアを、対応する光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアにそれぞれ共通に作用させ、作用させた前記キャリアを定電圧の駆動で、電流の形態で出力して列で集約し、シフトと累積操作を完成させ、制御システムにおいて他の非マトリックスベクトル乗算内容を完成させた後、次回の反復に入り、
最初に反復する時、第1回の反復の予測画像ピクセルデータを前記ユニットアレイの第1列においてユニットのキャリア制御領域に入力させ、第1列から出力結果を取得した後、制御システムにより処理されて第2回の反復に入り、第2回の反復の予測画像ピクセルデータを前記ユニットアレイの第2列におけるユニットのキャリア制御領域に入力させ、このようにして、すべての列の反復を完成させた後、結果を出力して第1列に戻って反復を繰り返し、すべての反復を完成した後、データを制御システムに出力した後、表示システムにて結像し、処理後のCT図を取得することを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 代数再構成算法を基礎とするCT算法加速器に用いられ、
前記光電計算ユニットは、少なくともキャリア制御領域と、カップリング領域と、光生成キャリアの収集領域と読出領域とを含み、
前記発光ユニットは、CT算法においてシステムマトリックスにおけるデータの光信号を送信するように設置され、
前記光電計算ユニットは、複数組に分けられ、各組がいずれも行数及び列数がシステムマトリックスの行数及び列数と同一なアレイに配列されているが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、前記各組アレイの同一列のすべての光電計算ユニットのキャリア収集領域と読出領域の読出領域の出力端がいずれも接続され、一つの出力端として集約してなり、異なる組の異なる列の出力端が互いに独立し、
前記各組アレイにおいて各光電計算ユニットのキャリア制御領域は、光電計算ユニット内のキャリアを制御して変調し、現在反復回数に対応する予測画像ピクセルデータ二値化後対応するビットデータのキャリアをパラレル入力させ、CT算法加速器の予測画像データの入力端となるが、前記予測画像データがバイナリに変換された後、対応するビット対応のデータを対応組のユニットアレイに入力させ、
前記アレイにおける光電計算ユニットのカップリング領域は、光生成キャリアの収集領域と読出領域を接続させ、光生成キャリアの収集領域と読出領域における収集領域の光生成キャリアを前記読出領域におけるキャリアに作用させるように設置され、
前記アレイにおいて各光電計算ユニットの光生成キャリアの収集領域と読出領域は、1つの光入力端および少なくとも1つの結果出力端を含み、前記光入力端は、発光ユニットにより送信された前記光信号を受信し、システムマトリックスにおけるデータが入力され、CT算法加速器のシステムマトリックス入力端となり、異なる組のアレイが同一な光入力データを受信し、前記各ユニットの出力端は、現在反復予測画像ピクセルデータ対応するビットデータおよびシステムマトリックスデータにより共同影響された光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域内のキャリアを出力し、さらに定電圧の駆動下で、電流の形態で出力し、同一列に並列接続された出力端を介してアレイにおけるすべての光電計算ユニットの出力電流を全部集約した後、最後に入力したビットでシフト操作して累積し、制御システムにて他の非マトリックスベクトル乗算内容を完成させた後、次回の反復に入り、且つ、最初に反復する時、第1回の反復の予測画像ピクセルデータを前記各組アレイの第1列においてユニットのキャリア制御領域に入力させ、第1列から出力結果を取得した後、制御システムにより処理されて第2回の反復に入り、第2回の反復の予測画像ピクセルデータを前記各組アレイの第2列におけるユニットのキャリア制御領域に入力させ、このようにして、すべての列の反復を完成させた後、結果を出力して第1列に戻って反復を繰り返し、すべての反復を完成した後、データを制御システムに出力した後、表示システムにて結像し、処理後のCT図を取得することを特徴とする請求項6に記載の光電計算ユニット。 - CT算法加速に用いられ、
前記発光ユニットにより射出された光子によって生成された光生成キャリアを、CT算法加速器の光入力端データとして設置し、システムマトリックスデータとなり、
光電計算ユニットを複数組に分割し、各組がいずれも行数及び列数がシステムマトリックスの行数及び列数と同一なアレイに配列されているが、発光ユニットの光学上の対応関係を変更させなく、ユニットアレイにおける同一列の各光電計算ユニットのすべてのキャリア収集領域と読出領域における読出領域の出力端がいずれも接続され、一つの出力端として集約してなり、
現在の反復回数により、対応予測画像ピクセルデータベクトルにおける各元素をバイナリに変換させ、対応するビットデータを対応組アレイのキャリア制御領域にパラレル入力させ、変調後のキャリア形態で各ユニットに入力させ、予測画像データとなり、
前記アレイにおけるユニットのキャリア収集領域と読出領域において、前記現在の反復回数の予測画像ピクセルに対応するビットデータを示す光生成キャリアおよび前記システムマトリックスデータを示すキャリア制御領域のキャリアを、対応する光生成キャリアの収集領域と読出領域における読出領域のキャリアにそれぞれ共通に作用させ、作用させた前記キャリアを定電圧の駆動で、電流の形態で出力して列で集約し、シフトと累積操作を完成させ、制御システムにおいて他の非マトリックスベクトル乗算内容を完成させた後、次回の反復に入り、
最初に反復する時、第1回の反復の予測画像ピクセルデータを前記各組アレイの第1列においてユニットのキャリア制御領域に入力させ、第1列から出力結果を取得した後、制御システムにより処理されて第2回の反復に入り、第2回の反復の予測画像ピクセルデータを前記各組アレイの第2列におけるユニットのキャリア制御領域に入力させ、このようにして、すべての列の反復を完成させた後、結果を出力して第1列に戻って反復を繰り返し、すべての反復を完成した後、データを制御システムに出力した後、表示システムにて結像し、処理後のCT図を取得することを特徴とする請求項10に記載の光電計算方法。 - 請求項29に記載の光電計算ユニットと、請求項11、13、15、17のいずれか一項に記載の光電計算ユニットとを含み、単精度浮動小数点数の乗算演算を行い、長ビット光電計算乗算器が2つの長ビット乗数入力端および結果出力端を含み、光電加算器が2つの加数入力端および結果出力端を含む、単精度浮動小数点数乗算器であって
前記長ビット光電計算乗算器の2つの長ビット乗数入力端は、尾数入力端として設置され、インクリメント操作を行った2つの乗算すべき単精度浮動小数点数の尾数ビットデータを長ビット乗算器の2つの長ビット入力端に入力させ、乗算を完成した後、尾数ビット演算結果を制御システムに出力し、
前記光電加算器の2つの加数入力端は、指数入力端として設置され、2つの乗算すべき単精度浮動小数点数の指数ビットデータを加数入力端に入力させ、加算を完成した後に、指数ビット演算結果を制御システムに出力し、
前記制御システムは、2つの乗算すべき単精度浮動小数点数の符号ビット判断操作を完成させ、乗算後の符号ビットデータを出力させ、制御システムに出力された尾数ビット演算結果と、指数ビット演算結果とともに組み合わせて浮動小数になり、最終的に取得された結果は2つの乗算すべき単精度浮動小数点数の乗算結果であることを特徴とする単精度浮動小数点数乗算器。 - 請求項30に記載の長ビット乗算の光電計算方法と、請求項12、14、16、18のいずれか一項に記載の光電計算方法とを利用する単精度浮動ドット積法計算方法であって
2つの乗算すべき単精度浮動小数点数を、2つの指数ビットデータと、2つの符号ビットデータと、2つの尾数ビットデータとに分割し、前記2つの尾数ビットデータに対してインクリメント操作を行い、
前記2つの指数ビットデータが光電計算加算器の2つの加数入力端に入力され、指数ビット演算結果として結果を出力し、
インクリメント操作を行った前記2つの尾数ビットデータが長ビット乗算器の2つの長ビット乗数入力端に入力され、尾数ビット演算結果として結果を出力し、
前記2つの符号ビットデータが一つの制御システムにより正負判断を完成した後、尾数ビット演算結果と、指数ビット演算結果とともに組み合わせて浮動小数になり、取得した2つの乗算すべき単精度浮動小数点数が最終的な乗算結果となることを特徴とする単精度浮動ドット積法計算方法。 - 請求項9に記載の光電計算アレイの制御に利用される光電計算モジュールのデジタルロジック制御方法であって、
デジタル制御ロジックのデータ入力部分により演算が必要な演算量を受信し、光による入力を必要とするデータを光入力制御部分に送信し、電気による入力を必要とするデータを電気入力受信制御部分に送信し、
デジタル制御ロジックの光入力制御部分により発光アレイの駆動装置を制御し、発光アレイに前記光入力量を示す光子生成させ、光電計算ユニットに入射させ、
デジタル制御ロジックの光受信制御部分により、計算アレイにおける光電計算ユニットを制御し、具体的な演算ステップにより、光入力データの受信が必要な光電計算ユニットの対応機能領域を、光信号受信状態とし、入射された前記光入力量を示す光子を受信し、光入力を完成させ、
デジタル制御ロジックの電気入力受信制御部分により、計算アレイ中の光電計算ユニットを制御し、具体的な演算ステップにより、電気入力データの受信が必要な光電計算ユニットの対応機能領域を、電気信号受信状態とし、入力された前記電気入力量を示すキャリアを受信し、電気入力を完成させ、演算を行い、
デジタル制御ロジックの出力制御部分により、計算して生成された出力データを異なる計算方法で相応の処理を行って、出力に必要な計算結果を取得し、
デジタル制御ロジックのセルフチェック制御部分により、セルフチェックの対象とする光電計算ユニットにセルフチェック信号を入力し、光電計算ユニットの戻り信号を受信した後、セルフチェック結果を取得し、セルフチェックの対象とする光電計算ユニットが異常であるかを判断することを特徴とする光電計算モジュールのデジタルロジック制御方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811398206.9 | 2018-11-22 | ||
CN201811398206.9A CN111208865B (zh) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | 光电计算单元、光电计算阵列及光电计算方法 |
PCT/CN2019/111513 WO2020103615A1 (zh) | 2018-11-22 | 2019-10-16 | 光电计算单元、光电计算阵列及光电计算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022500806A true JP2022500806A (ja) | 2022-01-04 |
JP7224065B2 JP7224065B2 (ja) | 2023-02-17 |
Family
ID=70773658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021540360A Active JP7224065B2 (ja) | 2018-11-22 | 2019-10-16 | 光電計算ユニット、光電計算アレイ及び光電計算方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210382516A1 (ja) |
EP (1) | EP3839694A4 (ja) |
JP (1) | JP7224065B2 (ja) |
KR (1) | KR102608628B1 (ja) |
CN (1) | CN111208865B (ja) |
TW (1) | TWI750541B (ja) |
WO (1) | WO2020103615A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109960310B (zh) * | 2019-04-02 | 2023-05-02 | 南京威派视半导体技术有限公司 | 一种光电计算单元 |
CN111723337B (zh) * | 2020-06-16 | 2023-02-07 | 上海交通大学 | 用于神经网络训练的光子张量核集成电路架构及其神经网络训练方法 |
CN112929016B (zh) * | 2021-01-28 | 2024-02-20 | 北京科技大学 | 一种垂直结构的光电逻辑开关 |
CN112836816B (zh) * | 2021-02-04 | 2024-02-09 | 南京大学 | 一种适用于光电存算一体处理单元串扰的训练方法 |
CN113363271B (zh) * | 2021-05-31 | 2023-12-22 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 感光阵列及成像设备 |
CN113220268B (zh) * | 2021-06-11 | 2022-08-02 | 上海交通大学 | 光电混合乘累加计算结构 |
KR102656904B1 (ko) | 2022-03-30 | 2024-04-12 | 광주과학기술원 | 무전원 다기능성 광전 변환 논리소자, 이의 제조방법 및 이의 동작방법 |
CN114626011B (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-09 | 飞诺门阵(北京)科技有限公司 | 光子计算神经网络运算加速方法、装置、设备及存储介质 |
CN116094882B (zh) * | 2022-11-07 | 2023-09-22 | 南京大学 | 基于模拟存内计算的调制、解调方法及系统 |
WO2024106784A1 (ko) * | 2022-11-16 | 2024-05-23 | 경북대학교 산학협력단 | 광전자 모듈의 클러스터링을 통한 광 신경망의 구현 방법 및 클러스터링된 광전자 모듈을 통한 광신경망 장치 |
CN115983337A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-04-18 | 北京登临科技有限公司 | 卷积计算单元、ai运算阵列及相关设备 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0490015A (ja) * | 1990-08-02 | 1992-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | 光ニューロコンピュータ |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5130563A (en) * | 1989-11-30 | 1992-07-14 | Washington Research Foundation | Optoelectronic sensory neural network |
US5321639A (en) * | 1992-03-02 | 1994-06-14 | Regents Of The University Of California | Dual-scale topology optoelectronic matrix algebraic processing system |
WO1996000913A2 (de) * | 1994-06-28 | 1996-01-11 | Matthias Budil | Holografischer neurochip |
US7113967B2 (en) * | 2001-05-29 | 2006-09-26 | Magiq Technologies, Inc | Efficient quantum computing operations |
WO2004042965A2 (en) * | 2002-11-05 | 2004-05-21 | Lightfleet Corporation | Optical fan-out and broadcast interconnect |
CN100510836C (zh) * | 2007-05-11 | 2009-07-08 | 中国科学院光电技术研究所 | 用于自适应光学系统波前控制运算的脉动阵列处理电路 |
CN101527010B (zh) * | 2008-03-06 | 2011-12-07 | 上海理工大学 | 人工神经网络算法的硬件实现方法及其系统 |
US8316073B1 (en) * | 2009-10-01 | 2012-11-20 | Lockheed Martin Corporation | Optical processor |
CN102938409B (zh) * | 2012-11-07 | 2015-09-23 | 南京大学 | 基于复合介质栅mosfet的双晶体管光敏探测器及其信号读取办法 |
JP6382354B2 (ja) * | 2014-03-06 | 2018-08-29 | プログレス インコーポレイテッドProgress,Inc. | ニューラルネットワーク及びニューラルネットワークのトレーニング方法 |
CN114089579A (zh) * | 2016-06-02 | 2022-02-25 | 麻省理工学院 | 用于光学神经网络的设备和方法 |
CN107658321B (zh) * | 2016-07-25 | 2019-12-27 | 南京威派视半导体技术有限公司 | 基于复合介质栅的双器件光敏探测单元、探测器及其方法 |
US10338630B2 (en) * | 2017-04-03 | 2019-07-02 | International Business Machines Corporation | Optical computing system |
CN107180844B (zh) * | 2017-06-26 | 2020-02-18 | 南京大学 | 一种复合介质栅电容耦合变增益光敏探测器及其工作方法 |
CN110276046B (zh) * | 2019-05-25 | 2023-06-13 | 南京惟心光电系统有限公司 | 一种光电计算单元的控制方法 |
CN110275569B (zh) * | 2019-05-25 | 2023-05-02 | 南京惟心光电系统有限公司 | 光电计算单元工作状态的控制方法 |
-
2018
- 2018-11-22 CN CN201811398206.9A patent/CN111208865B/zh active Active
-
2019
- 2019-10-16 JP JP2021540360A patent/JP7224065B2/ja active Active
- 2019-10-16 KR KR1020217012261A patent/KR102608628B1/ko active IP Right Grant
- 2019-10-16 EP EP19887726.8A patent/EP3839694A4/en active Pending
- 2019-10-16 WO PCT/CN2019/111513 patent/WO2020103615A1/zh unknown
- 2019-10-16 US US17/278,567 patent/US20210382516A1/en active Pending
- 2019-11-22 TW TW108142659A patent/TWI750541B/zh active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0490015A (ja) * | 1990-08-02 | 1992-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | 光ニューロコンピュータ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202020599A (zh) | 2020-06-01 |
JP7224065B2 (ja) | 2023-02-17 |
EP3839694A1 (en) | 2021-06-23 |
KR20210062682A (ko) | 2021-05-31 |
WO2020103615A1 (zh) | 2020-05-28 |
CN111208865A (zh) | 2020-05-29 |
KR102608628B1 (ko) | 2023-11-30 |
US20210382516A1 (en) | 2021-12-09 |
EP3839694A4 (en) | 2021-10-27 |
CN111208865B (zh) | 2021-10-08 |
TWI750541B (zh) | 2021-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2022500806A (ja) | 光電計算ユニット、光電計算アレイ及び光電計算方法 | |
TWI774147B (zh) | 脈衝卷積神經網路演算法、積體電路及其製造方法、運算裝置及存儲介質 | |
CN104170372B (zh) | 成像元件和电子设备 | |
Park et al. | 9.3 a 40nm 4.81 TFLOPS/W 8b floating-point training processor for non-sparse neural networks using shared exponent bias and 24-way fused multiply-add tree | |
CN1148945C (zh) | 由光集成过程生成数字信号的图象传感器 | |
CN110244817B (zh) | 一种基于光电计算阵列的偏微分方程求解器及其方法 | |
US20220172052A1 (en) | Machine learning model training using an analog processor | |
He et al. | Potential of depth-of-interaction-based detection time correction in cherenkov emitter crystals for tof-pet | |
Datta et al. | Toward efficient hyperspectral image processing inside camera pixels | |
CN109993283B (zh) | 基于光电计算阵列的深度卷积生成式对抗网络的加速方法 | |
US20220373699A1 (en) | Method for the position and energy determination in scintillation detectors | |
CN110276046B (zh) | 一种光电计算单元的控制方法 | |
US9197805B2 (en) | Digital multiplexing readout for sparse signals on imaging arrays | |
CN110275569B (zh) | 光电计算单元工作状态的控制方法 | |
CN102487607A (zh) | 核医学成像装置及控制方法 | |
CN110262774B (zh) | 一种光电乘法器的计算方法 | |
WO2018234925A1 (ja) | 撮像装置 | |
JP2019004358A (ja) | 撮像装置および撮像システム | |
CN110796713B (zh) | 放射源定位方法和装置、电子设备及计算机可读存储介质 | |
CN109976441B (zh) | 一种可实现高精度光输入的光电计算装置 | |
CN110276047A (zh) | 一种利用光电计算阵列进行矩阵向量乘运算的方法 | |
CN110276048A (zh) | 一种矩阵向量乘阵列的控制方法 | |
CN110288078B (zh) | 一种针对GoogLeNet模型的加速器及其方法 | |
CN116049094B (zh) | 一种基于光电存算一体单元的多阈值配置装置及其方法 | |
CN110263297A (zh) | 一种矩阵向量乘法器工作状态的控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210322 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210322 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220826 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230131 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7224065 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |