JP6841393B1 - 演算回路及びニューロモーフィックデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
図1は、第1実施形態に係る演算回路の最小単位の一例を示す図である。
図2は、第1実施形態にかかるニューロモーフィックデバイス100の一例を示す図である。図2に示すニューロモーフィックデバイス100は、図1に示す演算回路1の最小単位を含む。
次いで、図2に示すニューロモーフィックデバイス100の動作について説明する。まず一つのユニットUからスパイク信号を出力する出力動作について説明する。
また、図6に示した期間TS21及び期間TS22は、第2ユニットの第1端子TM1に入力信号が入力されている期間を示す。図6に示したように、期間TS22は、期間TS21よりも後の期間である。
図6に示した期間TS31及び期間TS32は、第3ユニットの第1端子TM1に入力信号が入力されている期間を示す。図6に示したように、期間TS32は、期間TS31よりも後の期間である。
また抵抗変化素子11の一例である磁壁移動型の磁気抵抗効果素子について説明する。磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果として巨大磁気抵抗効果(Giant Magneto Resistive Effect)、トンネル磁気抵抗効果(Tunnel Magneto Resistance Effect)等を用いた素子である。磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果素子が有する2つの強磁性層の磁化の関係によって抵抗値が変化する。磁気抵抗効果素子は、例えば、当該2つの強磁性層の磁化の関係を、スピン偏極電流によって変化させることが可能である。そして、磁壁移動型の磁気抵抗効果素子は、スピン偏極電流によって当該2つの強磁性層のうちの一方の強磁性層内における磁壁を移動させることにより、当該2つの強磁性層の磁化の関係を変化させることが可能な磁気抵抗効果素子である。
図9は、基板Sub上に構成された演算回路1の一例を示す図である。上述のように、演算回路1は、例えば、抵抗変化素子11と入力線w1と配線w2と第1スイッチング素子S1と第2スイッチング素子S2と第3スイッチング素子S3とコンデンサCとを備える。
11 抵抗変化素子
12 入力回路
13 充電回路
14 出力回路
20 制御部
100 ニューロモーフィックデバイス
C コンデンサ
DW 磁壁
L1 強磁性層
L2 非磁性層
L3 磁気記録層
L5 極板
S1 第1スイッチング素子
S2 第2スイッチング素子
S3 第3スイッチング素子
S4 第4スイッチング素子
TM1 第1端子
TM2 第2端子
TM3 第3端子
U ユニット
w1 入力線
w2 配線
Claims (13)
- 第1端子と第2端子と第3端子との3つの端子を有し、抵抗値を変化させることが可能な抵抗変化素子と、
前記第1端子に接続された入力線と、
前記第2端子に接続され、前記第2端子と基準電位との間にあるコンデンサと、
前記第3端子に接続された第1スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子を介して、前記第3端子に接続された配線と、
前記配線の第1端に接続された第2スイッチング素子と、
前記配線の第2端に接続された第3スイッチング素子と、を備える、演算回路。 - 前記抵抗変化素子は、前記第2端子と前記第3端子との間に流れるパルス電流に応じて、前記第1端子と前記第3端子との間の抵抗値が変化する、請求項1に記載の演算回路。
- 前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記入力線から入力信号が入力されている間、前記第1スイッチング素子をオフにし、
前記コンデンサに電荷が蓄積された後に前記第1スイッチング素子をオンにする、請求項1又は2に記載の演算回路。 - 前記第1スイッチング素子をオンにすることで前記第3端子から出力される信号は、前記抵抗変化素子の抵抗値と前記入力信号とによって決定される、請求項3に記載の演算回路。
- 前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とをオンにし、
前記コンデンサに電荷が蓄積された後に、前記第2スイッチング素子をオフ、前記第3スイッチング素子をオンにする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の演算回路。 - 前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間に抵抗体を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の演算回路。
- 前記入力線と前記第1端子との間に、第4スイッチング素子をさらに備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の演算回路。
- 前記コンデンサが有する2つの極板のうちの一方は、前記抵抗変化素子の外周部の一部である、請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の演算回路。
- 前記配線に、前記入力線、前記抵抗変化素子、前記コンデンサ、前記第1スイッチング素子を含むユニットが複数接続されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の演算回路。
- 前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を制御する制御部を有し、
前記制御部は、複数の前記ユニットのうちの少なくとも一部の前記ユニットの前記第1スイッチング素子を、互いに同期させて制御する、請求項9に記載の演算回路。 - 前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を制御する制御部を有し、
前記制御部は、複数の前記ユニットのうちの少なくとも一部の前記ユニットの前記第1スイッチング素子を、互いに同期させずに制御する、請求項9に記載の演算回路。 - 前記抵抗変化素子は、磁壁移動型素子であり、
前記磁壁移動型素子は、
前記第2端子と前記第3端子を繋ぐ磁気記録層と、
前記磁気記録層に積層された非磁性層と、
前記磁気記録層と前記非磁性層を挟む強磁性層と、を備える、請求項1〜11のいずれか一項に記載の演算回路。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の演算回路と、
前記演算回路の前記入力線に接続された入力回路と、
前記演算回路の前記第2スイッチング素子に接続された充電回路と、
前記演算回路の前記第3スイッチング素子に接続された出力回路と、を備える、ニューロモーフィックデバイス。
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