JP7152562B2 - マルチレベル超低電力推論エンジンアクセラレータ - Google Patents
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Description
Claims (15)
- 装置であって、
1つ以上のビット線に沿って接続された複数のマルチレベルメモリセルであり、かつ、導電層によって分離された複数の誘電体層で形成された前記複数のマルチレベルメモリセルのそれぞれに接続するように構成された制御回路であって、前記制御回路は、
対応する複数の書き込み電圧のうちの1つを印加して、書き込み選択メモリセルの前記誘電体層のうちの1つ以上を破壊することによって、前記書き込み選択メモリセルを複数のデータ状態のうちの1つに個別にプログラムし、
第1の複数のメモリセルに印加された対応する1組の第1の複数の入力電圧に応答して、第1のビット線に沿って接続された前記第1の複数のメモリセルを同時に感知するように構成されている、制御回路を備える、装置。 - 前記制御回路は、
前記第1の複数のメモリセルに印加された前記1組の対応する第1の複数の入力電圧に応答して、前記第1のビット線内の電流の値を受信し、前記電流からマルチビット出力値を決定するように構成されている、アナログ・デジタル変換器を含む、請求項1に記載の装置。 - 前記制御回路が制御ダイ上に形成され、前記装置は、
前記メモリセルを含むメモリダイであって、前記メモリダイは、前記制御ダイとは別個に形成され、前記制御ダイに接合されている、メモリダイを更に備える、請求項1に記載の装置。 - メモリダイがメモリセルのアレイを含み、前記メモリセルのアレイは、
前記メモリセルと、
前記第1のビット線を含む複数のビット線と、
複数のワード線と、を含み、前記アレイは、前記メモリセルのそれぞれが、前記ビット線のうちの対応するビット線と前記ワード線のうちの対応するワード線との間に接続されるクロスポイントアーキテクチャに従って形成されている、請求項3に記載の装置。 - 前記メモリセルのそれぞれは、
複数の誘電体層であって、前記誘電体層のそれぞれは、複数の異なる実効破壊電圧のうちの1つを有し、かつ複数の異なる抵抗値のうちの1つを有するように形成され、そのため、前記誘電体層の前記抵抗値が高いほど、前記誘電体層の前記実効破壊電圧が低くなる、複数の誘電体層と、
1つ以上の導電層であって、前記導電層は、前記誘電体層と交互になっている、1つ以上の導電層と、を含む、請求項4に記載の装置。 - 前記メモリセルのそれぞれは、
複数の階層であって、前記階層のそれぞれは1つ以上の誘電体層を有し、前記誘電体層のそれぞれは、共通の実効破壊電圧を有し、かつ複数の抵抗値のうちの1つを有するように形成され、同じ階層の前記誘電体層は、同じ抵抗値を有するように形成され、異なる階層の前記誘電体層は、異なる抵抗値を有するように形成され、そのため、前記階層内の層数が多いほど、前記階層の前記誘電体層の前記抵抗値は低くなる、複数の階層と、
複数の導電層であって、前記導電層は前記誘電体層と交互になっている、複数の導電層と、を含む、請求項4に記載の装置。 - 選択ビット線に沿った1つ以上の書き込み選択メモリセルを第1のデータ状態にプログラムするために、前記制御回路が、
前記選択ビット線を低電圧レベルにバイアスすることと、
前記書き込み選択メモリセルに対応する前記ワード線を前記第1のデータ状態に対応する前記書き込み電圧にバイアスすることと、
前記書き込み選択メモリセルに対応しないワード線、及び前記選択ビット以外のビット線を、前記低電圧レベルと前記第1のデータ状態に対応する前記書き込み電圧との中間の電圧レベルにバイアスすることと、を同時に行うように構成されている、請求項4に記載の装置。 - 前記制御回路は、
前記ビット線に接続され、前記ワード線に印加された前記1組の対応する入力電圧に応答して、前記ビット線のそれぞれの中の電流の値を受信し、前記電流のそれぞれからマルチビット出力値を決定するように構成されている、1つ以上のアナログ・デジタル変換器を含む、請求項4に記載の装置。 - 前記制御回路は、
前記1つ以上のアナログ・デジタル変換器に接続され、前記マルチビット出力値を蓄積するように構成されているデジタル計算回路を含む、請求項8に記載の装置。 - 前記メモリセルは、ニューラルネットワークの層の重みを記憶するように構成されており、前記制御回路は、
前記ニューラルネットワークの前記層に対するベクトル入力値を受信することであって、入力値の前記ベクトルは複数の成分を有する、ことと、
前記入力ベクトルの前記成分を1組の電圧レベルに変換することと、
前記1組の電圧レベルのそれぞれを対応する1組の前記ワード線に印加することと、を行うように更に構成されている、請求項9に記載の装置。 - 前記制御回路は、
前記1組の電圧レベルのそれぞれを前記対応する1組の前記ワード線に印加することに応答して、複数の前記ビット線からの前記マルチビット出力を同時に蓄積するように更に構成されている、請求項10に記載の装置。 - 制御回路は、
ニューラルネットワークの層に対する複数の重み値を受信し、
前記重み値を前記メモリセルにデータ状態としてプログラムし、
前記重み値を前記メモリセルにプログラムすることに続いて、前記ニューラルネットワークの前記層に対する入力ベクトルを受信し、
前記入力ベクトルを前記第1の複数の入力電圧に変換し、
前記第1の複数の入力電圧を前記メモリセルに印加することによって、前記入力ベクトルと前記重み値とのアレイ内乗算を実行するように更に構成されている、請求項1に記載の装置。 - 方法であって、
1つ以上の第1の選択メモリセルを複数のデータ状態のうちの第1のデータ状態に同時にプログラムするためにメモリセルのアレイをバイアスすることであって、前記アレイは、前記メモリセルが対応するビット線と対応するビット線との間に接続され、前記メモリセルのそれぞれが、導電層によって分離された複数の誘電体層から形成されるクロスポイントアーキテクチャに従って形成され、前記バイアスは、
前記1つ以上の第1の選択メモリセルに対応する前記アレイのビット線を低電圧値に設定することと、
前記1つ以上の第1の選択メモリセルに対応しない前記アレイのビット線を第1の中間電圧レベルに設定することと、
前記1つ以上の第1の選択メモリセルに対応しない前記アレイのワード線を前記第1の中間電圧レベルに設定することと、を含む、ことと、
1つ以上の第1の選択メモリセルを前記複数のデータ状態のうちの前記第1のデータ状態に同時にプログラムするために前記メモリセルのアレイをバイアスすると同時に、前記1つ以上の第1の選択メモリセルに対応する前記アレイのワード線に第1の書き込み電圧を印加することであって、前記第1の書き込み電圧は、前記第1の選択メモリセルを前記複数のデータ状態のうちの前記第1のデータ状態にプログラムするために、前記第1の選択メモリセルの前記誘電体層のうちの1つ以上を破壊するために選択され、前記第1の中間電圧レベルは、前記低電圧値と前記第1の書き込み電圧との中間である、ことと、を含む、方法。 - 前記第1の選択メモリセルを同時にプログラムするために前記メモリセルのアレイをバイアスすることに続いて、前記第1の選択メモリセルに対応する前記アレイの前記ビット線に接続された1つ以上の第2の選択メモリセルを、複数のデータ状態のうちの第2のデータ状態に同時にプログラムするために前記アレイをバイアスすることであって、1つ以上の第2の選択メモリセルを同時にプログラムするために前記アレイをバイアスすることは、
前記1つ以上の第1の選択メモリセルに対応する前記アレイのビット線を低電圧値に設定することと、
前記1つ以上の第2の選択メモリセルに対応しない前記アレイのビット線を第2の中間電圧レベルに設定することと、
前記1つ以上の第2の選択メモリセルに対応しない前記アレイのワード線を前記第2の中間電圧レベルに設定することと、を含む、ことと、
1つ以上の第2の選択メモリセルを前記複数のデータ状態のうちの前記第2のデータ状態に同時にプログラムするために前記メモリセルのアレイをバイアスすると同時に、前記第2の選択メモリセルに対応する前記アレイのワード線に第2の書き込み電圧を印加することであって、前記第2の書き込み電圧は、前記第2の選択メモリセルを前記複数のデータ状態のうちの前記第2のデータ状態にプログラムするために、前記第2の選択メモリセルの前記誘電体層のうちの1つ以上を破壊するために選択され、前記第2の中間電圧レベルは、前記低電圧値と前記第2の書き込み電圧との中間である、ことと、を更に含む、請求項13に記載の方法。 - 前記アレイの前記メモリセルは、ニューラルネットワークの層の重みを記憶するようにプログラムされており、前記方法は、
前記ニューラルネットワークの前記層に対する入力ベクトルを受信することと、
前記入力ベクトルと前記ニューラルネットワークの前記重みとのアレイ内乗算を実行することと、
入力ベクトルを1組の電圧レベルに変換することと、
前記1組の電圧レベルを前記アレイの前記ワード線に印加することと、を更に含む、請求項13に記載の方法。
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