JPWO2018224910A1 - 撮像装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態では、本発明の一態様である撮像装置について、図面を参照して説明する。
本実施の形態では、実施の形態1で説明したニューラルネットワークに用いることが可能な半導体装置の構成例について説明する。
図10に、ニューラルネットワークの演算を行う機能を有する半導体装置MACの構成例を示す。半導体装置MACは、ニューロン間の結合強度(重み)に対応する第1のデータと、入力データに対応する第2のデータの積和演算を行う機能を有する。なお、第1のデータおよび第2のデータはそれぞれ、アナログデータまたは多値のデータ(離散的なデータ)とすることができる。また、半導体装置MACは、積和演算によって得られたデータを活性化関数によって変換する機能を有する。
上記の半導体装置MACを用いて、第1のデータと第2のデータの積和演算を行うことができる。以下、積和演算を行う際の半導体装置MACの動作例を説明する。
まず、時刻T01−T02において、配線WL[1]の電位がハイレベルとなり、配線WD[1]の電位が接地電位(GND)よりもVPR−VW[1,1]大きい電位となり、配線WDrefの電位が接地電位よりもVPR大きい電位となる。また、配線RW[1]、および配線RW[2]の電位が基準電位(REFP)となる。なお、電位VW[1,1]はメモリセルMC[1,1]に格納される第1のデータに対応する電位である。また、電位VPRは参照データに対応する電位である。これにより、メモリセルMC[1,1]およびメモリセルMCref[1]が有するトランジスタTr11がオン状態となり、ノードNM[1,1]の電位がVPR−VW[1,1]、ノードNMref[1]の電位がVPRとなる。
次に、時刻T05−T06において、配線RW[1]の電位が基準電位よりもVX[1]大きい電位となる。このとき、メモリセルMC[1,1]、およびメモリセルMCref[1]のそれぞれの容量素子C11には電位VX[1]が供給され、容量結合によりトランジスタTr12のゲートの電位が上昇する。なお、電位Vx[1]はメモリセルMC[1,1]およびメモリセルMCref[1]に供給される第2のデータに対応する電位である。
本実施の形態では、本発明の一態様の撮像装置の構成例などについて説明する。
本発明の一態様に係る撮像装置を用いることができる電子機器として、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置または画像再生装置、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図19(A)乃至(F)に示す。
Claims (19)
- 第1の光電変換素子と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第1のインバータ回路と、第2のインバータ回路と、を有し、
前記第1の光電変換素子の一方の電極は、前記第1のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第1のインバータ回路の出力端子は、前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第1のインバータ回路の出力端子は、前記第2のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第2のインバータ回路の出力端子は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタの極性は、前記第2のトランジスタの極性と逆である撮像装置。 - 請求項1において、
第3のトランジスタを有し、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第1の光電変換素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第1のインバータ回路の入力端子と電気的に接続されている撮像装置。 - 請求項2において、
前記第3のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、前記金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有する撮像装置。 - 請求項1において、
第1の容量素子と、第2の容量素子と、を有し、
前記第1の容量素子の一方の電極は、前記第1のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第2の容量素子の一方の電極は、前記第2のインバータ回路の出力端子と電気的に接続されている撮像装置。 - 請求項1において、
第4のトランジスタを有し、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第2のインバータ回路の出力端子と電気的に接続されている撮像装置。 - 請求項5において、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、カウンタ回路と電気的に接続されている撮像装置。 - 請求項1において、
前記第1の光電変換素子は、セレンまたはセレンを含む化合物を有する撮像装置。 - 第1の回路と、第2の回路と、第3の回路と、第4の回路と、第5の回路と、を有する撮像装置であって、
前記第1の回路は、光の強度に応じた周期の第1のパルス信号を生成する機能を有し、
前記第2の回路は、任意の電位信号を保持する機能、および前記第1のパルス信号と前記任意の電位信号とを乗算して第2のパルス信号を出力する機能を有し、
前記第3の回路は、前記第2のパルス信号として出力された電荷と同等の電荷を蓄積する機能を有し、
前記第4の回路は、前記蓄積された電荷量に応じた周期の第3のパルス信号を生成する機能を有し、
前記第5の回路は、前記第3のパルス信号をnビット(nは自然数)のデジタルデータに変換する機能を有し、
前記第3の回路は、前記第2の回路が複数であるときに、前記第2のパルス信号として出力された電荷を加算または減算する機能を有する撮像装置。 - 請求項8において、
前記第2の回路は、第5のトランジスタと、第6のトランジスタと、を有し、
前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第6のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第5のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、
前記金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有する撮像装置。 - 第1の画素ブロックと、ニューラルネットワークと、を有する撮像装置であって、
前記第1の画素ブロックは、第2の画素ブロックと、カレントミラー回路と、パルス生成回路と、カウンタ回路と、を有し、
前記第2の画素ブロックは、前記カレントミラー回路の入力側トランジスタと電気的に接続され、
前記カレントミラー回路の出力側トランジスタは、前記パルス生成回路の入力端子と電気的に接続され、
前記パルス生成回路の出力端子は、前記カウンタ回路と電気的に接続され、
前記カウンタ回路は、前記ニューラルネットワークと電気的に接続される撮像装置。 - 請求項10において、
前記第2の画素ブロックは、画素と、演算部と、を有し、
前記画素は、光の強度に応じた周期のパルス信号を生成する機能を有し、
前記演算部は、前記パルス信号を任意の倍率に乗算して出力する機能を有する撮像装置。 - 請求項11において、
前記演算部は、第7のトランジスタと、第8のトランジスタと、第9のトランジスタと、第3の容量素子と、を有し、
前記第7のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3の容量素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第3の容量素子の一方の電極は、前記第8のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第8のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第9のトランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記第9のトランジスタのゲートは、前記画素と電気的に接続され、
前記第8のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記カレントミラー回路の入力側トランジスタと電気的に接続される撮像装置。 - 請求項12において、
前記第7のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、前記金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有する撮像装置。 - 請求項10において、
前記画素は、第2の光電変換素子と、第10のトランジスタと、第11のトランジスタと、第3のインバータ回路と、第4のインバータ回路と、を有し、前記第2の光電変換素子の一方の電極は、前記第3のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第3のインバータ回路の出力端子は、前記第10のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第3のインバータ回路の出力端子は、前記第4のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第4のインバータ回路の出力端子は、前記第11のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第10のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第11のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第10のトランジスタの極性は、前記第11のトランジスタの極性と逆である撮像装置。 - 請求項14において、
第12のトランジスタを有し、
前記第12のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第2の光電変換素子の一方の電極と電気的に接続され、
前記第12のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のインバータ回路の入力端子と電気的に接続されている撮像装置。 - 請求項14において、
第4の容量素子と、第5の容量素子と、を有し、
前記第4の容量素子の一方の電極は、前記第3のインバータ回路の入力端子と電気的に接続され、
前記第5の容量素子の一方の電極は、前記第4のインバータ回路の出力端子と電気的に接続されている撮像装置。 - 請求項15において、
前記第12のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、前記金属酸化物は、Inと、Znと、M(MはAl、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、NdまたはHf)と、を有する撮像装置。 - 請求項14において、
前記第2の光電変換素子は、セレンまたはセレンを含む化合物を有する撮像装置。 - 請求項1、請求項8及び請求項10のいずれか一項に記載の撮像装置と、表示装置と、を有する電子機器。
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