JP7364244B2 - 電荷ドメイン数理エンジンおよび方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、David Schieの名において「CHARGE DOMAIN MATHEMATICAL ENGINE」の表題の2018年3月2日に出願された米国仮出願第62/637,496号に関連し、およびこれは、その全体が参照により本明細書に援用される。本特許出願は、米国特許法第119条(e)の下で利益を主張する。
(付記)
本願発明は、明細書記載の実施形態に基づいて以下の構成を取り得る。
[構成1]
一対の電荷リザーバであって、直列に結合される、一対の電荷リザーバと、
同じ割合にて一対の電荷リザーバへ、または前記一対の電荷リザーバから電荷移動を誘導する第1の電荷移動装置と、
一対のリザーバの1つへ、または前記一対のリザーバの1つから電荷移動を誘導する第2の電荷移動装置であって、電荷移動の割合は、前記第1の電荷移動装置と比例した割合で電荷を付加するか、または除去するかの一方にプログラムされる、電荷移動装置と、
を備え、
第1の電荷は、第1のサイクルの間に前記一対の電荷リザーバの第1に荷電され、前記第1の電荷移動装置および前記第2の電荷移動装置は、前記一対の電荷リザーバの第1が前記第1の電荷を枯渇し、電荷が前記第2の電荷リザーバにおける電荷移動割合の比率を乗じた前記第1の電荷を表すままになるまで、前記第2のサイクルの間に前記一対の電荷リザーバから比例した割合で電荷を除去する、乗算器。
[構成2]
電荷移動を止めるための装置をさらに含む、構成1に記載の乗算器。
[構成3]
前記第1の電荷移動装置および前記第2の電荷移動装置は、電界の制御に基づく、構成1に記載の乗算器。
[構成4]
前記第1の電荷移動装置は、前記一対の電荷リザーバと直列に結合される第1の電流源であり、および前記第2の電荷移動装置は、前記一対の電荷リザーバが交わるノードにて結合される第2の電流源である、構成1に記載の乗算器。
[構成5]
前記電荷移動を止めるための装置は、トランスファゲートであり、トランスファゲートは、イベントに準拠してバリアを下ろし、および次いでバリアを上げ、一方でその他の時には電荷移動を制御するようにフィールドを保持する、構成2に記載の乗算器。
[構成6]
前記一対の電荷リザーバは、コンデンサである、構成1に記載の乗算器。
[構成7]
前記一対の電荷リザーバは、浮遊拡散である、構成1に記載の乗算器。
[構成8]
前記第1の電荷は、スイッチドキャパシタ回路、アクティブピクセル回路;またはV/I to 電荷回路の1つによって前記一対の電荷リザーバの第1に導入される、構成1に記載の乗算器。
[構成9]
アナログ乗算器であって、
直列に結合する一対の電荷リザーバ、
同じ割合にて前記一対の電荷リザーバへの、または、前記一対の電荷リザーバからの電荷移動を誘導する第1の電荷移動装置、および、
前記一対のリザーバの1つへ、または前記一対のリザーバから電荷移動を誘導する第2の電荷移動装置であって、電荷移動の割合は、前記第1の電荷移動装置と比例した割合で電荷を付加するか、または除去するかの一方にプログラムされる、第2の電荷移動装置を備え、
第1のサイクルの間の前記一対の電荷リザーバの第1への第1の電荷、前記第1の電荷移動装置および前記第2の電荷移動装置は、前記一対の電荷リザーバの第1が第1の電荷を枯渇するまで第2のサイクルの間に前記一対の電荷リザーバから比例した割合で電荷を除去する、アナログ乗算器と、
入力情報に準拠して前記一対のリザーバの第1において電荷を蓄積するための入力収集装置と、
を備える、ニューラルネットワーク。
[構成10]
前記アナログ乗算器は、電荷移動を止めるための装置を含む、構成9に記載のニューラルネットワーク。
[構成11]
前記ニューラルネットワークと同じ集積回路上に形成された入力フォトダイオードを含む、構成9に記載のニューラルネットワーク。
[構成12]
前記入力収集装置は、電荷ドメイン回路であり、かつ、前記入力情報は、光学情報である、構成9に記載のニューラルネットワーク。
[構成13]
前記入力収集装置と前記一対の電荷リザーバの第1との間に結合された少なくとも1つの電荷結合素子(CCD)シフトレジスタを含む、構成9に記載のニューラルネットワーク。
[構成14]
前記入力収集装置に結合された少なくとも1つの電荷結合素子(CCD)シフトレジスタを含み、前記CCDシフトレジスタは、前記一対の電荷リザーバの第1として使用される、構成9に記載のニューラルネットワーク。
[構成15]
前記CCDシフトレジスタは、二次元シフトレジスタである、構成13に記載のニューラルネットワーク。
[構成16]
前記CCDシフトレジスタは、その周囲周辺でセルにて情報を受け入れることができる二次元の結合されたアレイである、ニューラルネットワーク。
[構成17]
前記一対の電荷リザーバの第1に入力オペランドを情報通信するために使用される時間加重クロスバーを含み、前記少なくとも1つのCCDシフトレジスタは、シストリック応答に従って電荷を結合するために使用される、構成13に記載のニューラルネットワーク。
[構成18]
第2のオペランドは、第2のCCDシフトレジスタにおける電荷として蓄積され、複数のCCDシフトレジスタは、シストリックアルゴリズム毎にそれぞれのオペランドを渡す、構成17に記載のニューラルネットワーク。
[構成19]
埋め込みフォトダイオードまたはその他の光検出器の少なくとも1つを含むアクティブピクセルであって、アクティブピクセルへの入力情報は、第1の入力電荷リザーバにおいて蓄積される、アクティブピクセルと、
前記第1のリザーバに結合された第2の電荷リザーバと、
前記第1の電荷リザーバ前記と第2の電荷リザーバとの間に配置されたトランスファゲートであって、電荷の移動の第1の割合は、前記トランスファゲートに結合されたフィールドによって制御されてもよい、トランスファゲートと、
前記第2の電荷リザーバに結合された第2の電荷移動装置であって、電荷移動の第2の割合は、電荷移動の前記第1の割合のものに比例してプログラムされてもよい、第2の電荷移動装置と、
を備え、
第1の電荷は、第1のサイクルの間にのみ前記第1の電荷リザーバに荷電され、および前記トランスファゲートおよび前記第2の電荷移動装置は、前記第1の電荷リザーバが枯渇して第2のサイクルの最後にて前記第2の電荷リザーバにおいて電荷乗算を生じるまで第2のサイクルの間に比例して電荷を移動する、
アナログ乗算器。
[構成20]
オーバーラップキャパシタンスを最小限にするために接合部を欠いたトランスファゲートを含む、構成19に記載のアナログ乗算器。
[構成21]
それぞれがゲート制御された電荷移動装置に結合される一対の電荷リザーバを備え、
前記ゲート制御された電荷移動装置は、電荷移動の割合が比例するようにプログラムされ、前記ゲート制御された電荷移動装置は、一旦、前記一対の電荷リザーバの1つが枯渇されると電荷移動を止める、乗算器。
[構成22]
前記一対の電荷リザーバの第1に複数の重み付き入力を荷電する装置を含む、構成21に記載の乗算器。
[構成23]
プログラミング装置によってそれぞれが個々に時間でゲート制御された前記一対の電荷リザーバの第1に結合された複数の電荷移動割合を制御された入力を含む、構成21に記載の乗算器。
[構成24]
複数のクロスバー導体線と、
複数の導体線に結合する複数のゲート制御された電流源であって、これによって複数のゲート制御された電流源が入力電圧、電流および時間枠または単に時間の1つに準拠してゲート制御される、ゲート制御された電流源と、
前記複数のゲート制御された電流源のそれぞれに結合され、および所望のニューラルネットワーク構成に準拠して前記複数のゲート制御された電流源のそれぞれが複数の重み付き入力を加算することを可能にする、コントローラ回路と、
を備える、乗算器。
[構成25]
時間加重クロスバーは、ゲーティング時間をセットするためのアナログメモリ、メモリスタメモリ、浮遊ゲートメモリ、フラッシュメモリまたはDNAメモリの1つを含む、構成24に記載の乗算器。
[構成26]
単一の電荷リザーバ、
第1のサイクルにおいて前記単一の電荷リザーバへ、または前記単一の電荷リザーバから電荷を結合するか、または電荷を除去するかのそれぞれ一方をする複数の入力電荷移動装置と、
第2のサイクルの間に前記単一の電荷リザーバを開始電荷レベルまで戻し、その後に電荷移動が終わるように、電荷を前記単一の電荷リザーバへ結合するか、または除去するかの一方をする出力電荷移動装置と、
を備える、重み付き加算器。
[構成27]
前記複数の入力電荷移動装置は、前記出力電荷移動装置が第2のサイクルの間に電荷を結合する、または除去するであろう割合と比例した割合で電荷を結合する、または除去するが、前記複数の入力電荷移動装置は、入力情報に準拠してそれぞれが個々に時間でゲート制御され、かつ、
第2のサイクルの間に、出力電荷移動装置が電荷を結合し、または除去して開始電荷レベルまで単一の電荷リザーバを戻す間の時間は、重み付き加算器の出力を表す、構成26に記載の重み付き加算器。
[構成28]
前記加算器は、コンパレーターを有するスパイキング回路を含み、前記コンパレーターは、前記単一の電荷リザーバが所定レベルに達するときに前記コントローラ回路に割り込みを開始する、構成26に記載の重み付き加算器。
Claims (13)
- 一対の電荷リザーバであって、直列に結合される第1の電荷リザーバと第2の電荷リザーバとからなる、一対の電荷リザーバと、
同じ割合にて前記一対の電荷リザーバへ、または前記一対の電荷リザーバから電荷移動を誘導する第1の電荷移動装置と、
一対の電荷リザーバの1つへ、または前記一対の電荷リザーバの1つから電荷移動を誘導する第2の電荷移動装置であって、電荷移動の割合は、前記第1の電荷移動装置と比例した割合で電荷を付加するか、または除去するかの一方にプログラムされる、電荷移動装置と、
を備え、
第1の電荷は、第1のサイクルの間に前記一対の電荷リザーバの第1の電荷リザーバに荷電され、前記第1の電荷移動装置および前記第2の電荷移動装置は、前記一対の電荷リザーバの前記第1のリザーバが前記第1の電荷を枯渇し、電荷が前記第2の電荷リザーバにおける電荷移動割合の比率を乗じた前記第1の電荷を表すままになるまで、第2のサイクルの間に前記一対の電荷リザーバから比例した割合で電荷を除去する、乗算器。 - 電荷移動を止めるための装置をさらに含む、請求項1に記載の乗算器。
- 前記第1の電荷移動装置および前記第2の電荷移動装置は、電界の制御に基づく、請求項1に記載の乗算器。
- 前記第1の電荷移動装置は、前記一対の電荷リザーバと直列に結合される第1の電流源であり、および前記第2の電荷移動装置は、前記一対の電荷リザーバが交わるノードにて結合される第2の電流源である、請求項1に記載の乗算器。
- 前記電荷移動を止めるための装置は、トランスファゲートであり、トランスファゲートは、イベントに準拠してバリアを下ろし、および次いでバリアを上げ、一方でその他の時には電荷移動を制御するようにフィールドを保持する、請求項2に記載の乗算器。
- 前記一対の電荷リザーバは、コンデンサである、請求項1に記載の乗算器。
- 前記一対の電荷リザーバは、浮遊拡散である、請求項1に記載の乗算器。
- 前記第1の電荷は、スイッチドキャパシタ回路、アクティブピクセル回路;またはV/I to 電荷回路の1つによって前記一対の電荷リザーバの第1に導入される、請求項1に記載の乗算器。
- 埋め込みフォトダイオードまたはその他の光検出器の少なくとも1つを含むアクティブピクセルであって、アクティブピクセルへの入力情報は、第1の入力電荷リザーバにおいて蓄積される、アクティブピクセルと、
前記第1の入力電荷リザーバに結合された第2の電荷リザーバと、
前記第1の入力電荷リザーバと第2の電荷リザーバとの間に配置されたトランスファゲートであって、電荷の移動の第1の割合は、前記トランスファゲートに結合されたフィールドによって制御されてもよい、トランスファゲートと、
前記第2の電荷リザーバに結合された第2の電荷移動装置であって、電荷移動の第2の割合は、電荷移動の前記第1の割合のものに比例してプログラムされてもよい、第2の電荷移動装置と、
を備え、
第1の電荷は、第1のサイクルの間にのみ前記第1の入力電荷リザーバに荷電され、および前記トランスファゲートおよび前記第2の電荷移動装置は、前記第1の入力電荷リザーバが枯渇して第2のサイクルの最後にて前記第2の電荷リザーバにおいて電荷乗算を生じるまで第2のサイクルの間に比例して電荷を移動する、
アナログ乗算器。 - オーバーラップキャパシタンスを最小限にするために接合部を欠いたトランスファゲートを含む、請求項9に記載のアナログ乗算器。
- それぞれがゲート制御された電荷移動装置に結合される一対の電荷リザーバを備え、
前記ゲート制御された電荷移動装置は、電荷移動の割合が比例するようにプログラムされ、前記ゲート制御された電荷移動装置は、一旦、前記一対の電荷リザーバの1つが枯渇されると電荷移動を止める、乗算器。 - 前記一対の電荷リザーバの第1に複数の重み付き入力を荷電する装置を含む、請求項11に記載の乗算器。
- プログラミング装置によってそれぞれが個々に時間でゲート制御された前記一対の電荷リザーバの第1に結合された複数の電荷移動割合を制御された入力を含む、請求項11に記載の乗算器。
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