JP7048768B2 - メモリデバイスを使用するウエイトストイレージ - Google Patents
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Description
本出願は、2018年6月6日に出願された“Weight Storage Using Memory Device”と題されたBoniardiらによる米国特許出願第16/001,790号の優先権と、2019年5月15日に出願された“Weight Storage Using Memory Device”と題されたBoniardiらによるPCT出願第PCT/US2019/032437号の優先権とを主張し、これらのそれぞれは本出願の譲受人に譲渡され、これらのそれぞれは参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
Claims (31)
- 複数のディジット線と、
複数のワード線と、
前記複数のディジット線および前記複数のワード線と結合される複数のメモリセルを含むニューラルメモリユニットであって、前記ニューラルメモリユニットは、アナログ値を格納するように構成されており、前記ニューラルメモリユニットは、前記ニューラルメモリユニットの書き込み動作中にプログラミングパルスを受けるように構成された一次メモリセルを含む、前記ニューラルメモリユニットと、
前記書き込み動作中に前記一次メモリセルと熱的に結合されるように構成される複数の二次メモリセルであって、各二次メモリセルは、熱的関係に従って前記一次メモリセルと熱的に結合される、前記複数の二次メモリセルと、
を含む、装置。 - 前記一次メモリセルと前記複数の二次メモリセルのうちの第1の二次メモリセルとの間の前記熱的関係は、前記一次メモリセルと前記複数の二次メモリセルのうちの他の二次メモリセルとの間の前記熱的関係とは異なっている、請求項1の装置。
- 前記複数の二次メモリセルは、前記書き込み動作中に前記一次メモリセルに適用される前記プログラミングパルスに少なくとも部分的に基づいて状態を変更するように構成される、請求項1の装置。
- 前記熱的関係は、前記ニューラルメモリユニットの前記一次メモリセルと前記二次メモリセルとの間の物理的距離に少なくとも部分的に基づいている、請求項1の装置。
- 前記一次メモリセルと少なくとも1つの二次メモリセルとの間に配置された絶縁性材料であって、前記熱的関係は前記絶縁性材料に少なくとも部分的に基づいている、請求項1の装置。
- 前記ニューラルメモリユニットによって格納される前記アナログ値は、2つのノード間の接続の強さを示すシナプスの重みを含む、請求項1の装置。
- 前記ニューラルメモリユニットによって格納される前記アナログ値は、前記ニューラルメモリユニットの前記二次メモリセルのそれぞれ、ならびに前記一次メモリセルの抵抗または閾値電圧に少なくとも部分的に基づいている、請求項1の装置。
- 前記ニューラルメモリユニットの各二次メモリセルは、前記書き込み動作中に前記一次メモリセルに1または複数のプログラミングパルスが適用された場合、異なる速度で状態を変化させ、
各二次メモリセルの状態の変化の速度は、各二次メモリセルと前記一次メモリセルとの間の前記熱的関係に少なくとも部分的に基づいている、請求項1の装置。 - 前記複数の二次メモリセルは、
第1の熱的関係に従って前記一次メモリセルと熱的に結合された第1の二次メモリセルと、
前記第1の熱的関係よりも大きい第2の熱的関係に従って前記一次メモリセルと熱的に結合された第2の二次メモリセルと、
前記第2の熱的関係よりも大きい第3の熱的関係に従って前記一次メモリセルと熱的に結合された第3の二次メモリセルと、
前記第3の熱的関係よりも大きい第4の熱的関係に従って前記一次メモリセルと熱的に結合された第4の二次メモリセルと、
を含む、請求項1の装置。 - 前記一次メモリセルは、前記複数のディジット線のうちの第1のディジット線、および前記複数のワード線のうちの第1のワード線に結合されており、
第1の二次メモリセルおよび第2の二次メモリセルは、前記第1のディジット線に結合されており、
第3の二次メモリセルおよび第4の二次メモリセルは、前記第1のワード線と結合されている、
請求項1の装置。 - ワード線を前記一次メモリセルと共有する前記複数の二次メモリセルの二次メモリセルよりも小さい熱的関係を有し、ディジット線を前記一次メモリセルと共有する、前記複数の二次メモリセルの二次メモリセルを更に含む、請求項1の装置。
- 前記ニューラルメモリユニットの第1の二次メモリセルと前記一次メモリセルとの間の前記熱的関係は、前記一次メモリセルと前記第1の二次メモリセルとの間の物理的距離、前記一次メモリセルと前記第1の二次メモリセルとに結合された伝導性材料の特性、または前記一次メモリセルと前記第1の二次メモリセルとの間に配置された絶縁性材料の特性、あるいはそれらの組み合わせに少なくとも部分的に基づいている、請求項1の装置。
- 前記ニューラルメモリユニットが、スパイクタイミング依存性可塑性(STDP)ユニットである、請求項1の装置。
- 前記複数のメモリセルは、それぞれカルコゲニド材料を含む、請求項1の装置。
- 書き込み動作のためにニューラルメモリユニットの少なくとも1つのメモリセルを選択するステップであって、前記ニューラルメモリユニットは、一次メモリセルおよび前記一次メモリセルに熱的に結合された複数の二次メモリセルを含む、選択するステップと、
前記ニューラルメモリユニットの前記一次メモリセルおよび各二次メモリセルにプログラミングパルスを適用することにより、前記複数の二次メモリセルを或るメモリ状態に前処理するステップと、
前記一次メモリセルおよび前記複数の二次メモリセルを前処理するステップに少なくとも部分的に基づいて、前記ニューラルメモリユニットの前記一次メモリセルに1または複数のプログラミングパルスを適用するステップと、
前記一次メモリセルに1または複数のプログラミングパルスを適用するステップに少なくとも部分的に基づいて、前記ニューラルメモリユニットにアナログ値を格納するステップと、
を含む、方法。 - 前記ニューラルメモリユニットの第1の二次メモリセルの状態を、前記一次メモリセルに前記1または複数のプログラミングパルスを適用するステップと、前記一次メモリセルおよび前記第1の二次メモリセルの間の熱的関係とに少なくとも部分的に基づいて、変更するステップであって、前記ニューラルメモリユニットに格納された前記アナログ値は、前記第1の二次メモリセルの前記変更された状態に少なくとも部分的に基づいている、請求項15の方法。
- 前記1または複数のプログラミングパルスは、前記一次メモリセルと各二次メモリセルとの間の熱的関係に少なくとも部分的に基づいて、各二次メモリセルの前記メモリ状態を変更するように構成される、請求項15の方法。
- 前記1または複数のプログラミングパルスを前記一次メモリセルに適用するステップに少なくとも部分的に基づいて、前記前処理されたメモリ状態に関連付けられた各二次メモリセルの電圧閾値を調整するステップを更に含む、請求項15の方法。
- 前記一次メモリセルに適用される前記1または複数のプログラミングパルスは、リセットパルスであり、前記一次メモリセルおよび前記複数の二次メモリセルを前処理するために使用される前記プログラミングパルスは、リセットパルスである、請求項15の方法。
- 前記一次メモリセルおよび前記複数の二次メモリセルは、リセットメモリ状態に前処理され、前記プログラミングパルスは、リセットパルスである、請求項15の方法。
- 前記一次メモリセルおよび前記複数の二次メモリセルは、アモルファスメモリ状態に前処理され、前記プログラミングパルスは、リセットパルスである、請求項15の方法。
- 前記1または複数のプログラミングパルスは、複数のリセットプログラミングパルスを含む、請求項15の方法。
- 各二次メモリセルは、熱的関係に従って前記一次メモリセルと熱的に結合されており、
前記一次メモリセルと前記ニューラルメモリユニットの第1の二次メモリセルとの間の前記熱的関係は、前記一次メモリセルと前記ニューラルメモリユニットの他の二次メモリセルとの間の前記熱的関係とは異なる、請求項15の方法。 - 読み出し動作のためにニューラルメモリユニットの少なくとも1つのメモリセルを選択するステップであって、前記ニューラルメモリユニットは、一次メモリセルおよび前記一次メモリセルと熱的に結合された複数の二次メモリセルを含む、選択するステップと、
前記少なくとも1つのメモリセルを選択するステップに少なくとも部分的に基づいて、前記ニューラルメモリユニットに結合された1または複数のワード線をバイアスするステップと、
前記1または複数のワード線をバイアスするステップに少なくとも部分的に基づいて、前記ニューラルメモリユニットに結合された1または複数のディジット線上に生成される1または複数の信号を検出するステップと、
前記1または複数のディジット線上に生成される前記1または複数の信号を検出するステップに少なくとも部分的に基づいて、前記ニューラルメモリユニットによって格納されたアナログ値を決定するステップと、
を含む、方法。 - 前記1または複数のディジット線のうちの少なくとも1つのディジット線に関連するリーク電流を検出するステップを更に含み、
前記1または複数の信号を検出するステップは、前記リーク電流を検出するステップに少なくとも部分的に基づいている、請求項24の方法。 - 前記読み出し動作中に或る電圧で1または複数の非選択のワード線をバイアスするステップを更に含み、
各ディジット線に関連付けられた前記リーク電流を検出するステップは、前記1または複数の非選択のワード線をバイアスするステップに少なくとも部分的に基づいている、請求項25の方法。 - 前記1または複数のディジット線の各ディジット線上に生成された各信号の重み値を決定するステップと、
各ディジット線上に生成された各信号に対して前記決定された重み値を組み合わせるステップと、を更に含み、
前記アナログ値の決定するステップは、前記決定された重み値を組み合わせるステップに少なくとも部分的に基づいている、請求項24の方法。 - 前記読み出し動作中に前記1または複数のディジット線をプリチャージするステップを更に含み、
前記1または複数の信号を検出するステップは、前記1または複数のディジット線をプリチャージするステップに少なくとも部分的に基づいている、請求項24の方法。 - 前記1または複数のディジット線をプリチャージするステップは、
前記読み出し動作中に前記1または複数のディジット線の第1のディジット線をプリチャージするステップであって、前記第1のディジット線は少なくとも1つの二次メモリセルに結合される、前記第1のディジット線をプリチャージするステップと、
前記読み出し動作中に前記1または複数のディジット線の第2のディジット線をプリチャージするステップであって、前記第2のディジット線は、前記一次メモリセルおよび2以上の二次メモリセルに結合されている、前記第2のディジット線をプリチャージするステップと、
前記読み出し動作中に前記1または複数のディジット線の第3のディジット線をプリチャージするステップであって、前記第3のディジット線は、少なくとも1つの二次メモリセルに結合されている、前記第3のディジット線をプリチャージするステップと、
を更に含み、
前記1または複数のディジット線をプリチャージするステップは、前記第1のディジット線、前記第2のディジット線、および前記第3のディジット線をプリチャージすることに少なくとも部分的に基づいている、請求項28の方法。 - 前記読み出し動作中に前記1または複数のワード線の第1のワード線をバイアスするステップであって、前記第1のワード線は、少なくとも1つの二次メモリセルに結合されている、前記第1のワード線をバイアスするステップと、
前記読み出し動作中に前記1または複数のワード線の第2のワード線をバイアスするステップであって、前記第2のワード線は、前記一次メモリセルおよび2以上の二次メモリセルに結合されている、前記第2のワード線をバイアスするステップと、
前記読み出し動作中に前記1または複数のワード線のうちの第3のワード線をバイアスするステップであって、前記第3のワード線は少なくとも1つの二次メモリセルに結合されている、前記第3のワード線をバイアスするステップと、
を更に含み、
前記1または複数のワード線をバイアスするステップは、前記第1のワード線、前記第2のワード線、および前記第3のワード線をバイアスすることに少なくとも部分的に基づいている、請求項24の方法。 - 各二次メモリセルは、熱的関係に従って前記一次メモリセルと熱的に結合されており、
前記一次メモリセルと前記ニューラルメモリユニットの第1の二次メモリセルとの間の前記熱的関係は、前記一次メモリセルと前記複数の二次メモリセルのうちの少なくとも1つの他の二次メモリセルとの間の前記熱的関係とは異なる、請求項24の方法。
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