KR20190132901A - Logic memory circuit using magnetic resistance and method of performing logic operation using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기 저항을 이용하는 논리 기억 회로 및 이를 이용한 논리 연산 수행 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a logic memory circuit using magnetoresistance and a method of performing logic operation using the same.
종래에는, CMOS 기반의 VLSI processor를 만들기 위해 논리회로와 메모리 모듈을 이용하여 시스템을 설계하였다. 일반적으로, 메모리로는 DRAM과 SRAM을 이용하게 된다. 이 경우, 모든 동작에서 상기 메모리에 back-up과 boost-up 과정이 필요하고 이는 큰 전력소모 및 동작속도를 제한하게 된다.Conventionally, a system is designed using a logic circuit and a memory module to make a CMOS-based VLSI processor. Generally, DRAM and SRAM are used as memories. In this case, all the operations require a back-up and boost-up process in the memory, which limits the large power consumption and operation speed.
기존 CMOS 공정 기반의 VLSI 회로는 공정이 발전하면서 스케일 다운이 되며 고속, 고집적회로를 구현해 왔다. 그러나, 최근 스케일 다운이 됨에 따라 누설전류에 따른 전력소모가 극심해지게 되었고 새로운 방식의 회로를 필요로 하게 되었다. VLSI circuits based on existing CMOS processes have been scaled down as the process evolved to realize high speed and high density circuits. However, the recent scale-down has resulted in a severe power consumption due to leakage current, and requires a new type of circuit.
또한, 최근 IoT와 같은 저전력 및 고속의 계산을 필요로하는 기술이 나오고 있지만, 기존 CMOS 기반의 VLSI 시스템에서는 메모리와 논리 회로가 분리되어 있어서 상기 메모리와 상기 논리 회로 사이의 통신 속도가 병목(bottleneck) 현상을 야기시켰다. In addition, although a technology that requires low-power and high-speed calculation such as IoT has recently emerged, in a conventional CMOS-based VLSI system, memory and logic circuits are separated so that the communication speed between the memory and the logic circuit is a bottleneck. Caused the phenomenon.
본 발명은 MTJ를 이용한 논리 기억 회로 및 이를 이용한 논리 연산 수행 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a logic memory circuit using MTJ and a method of performing logic operation using the same.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 논리 기억 회로는 감지 회로; 상기 감지 회로에 연결된 적어도 하나의 입력 메모리; 상기 감지 회로에 연결된 기준 회로부; 및 적어도 하나의 논리 회로부를 포함하며, 상기 입력 메모리, 상기 기준 회로부 및 상기 논리 회로부 중 적어도 하나는 자기 터널 접합(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)을 포함한다. 여기서, 상기 논리 기억 회로는 리드 동작 및 논리 연산 동작을 모두 수행할 수 있고, 상기 리드 동작시 상기 입력 메모리 및 상기 기준 회로부가 활성화되며, 상기 논리 연산 동작시 상기 입력 메모리 및 상기 논리 회로부가 활성화된다. In order to achieve the above object, a logic memory circuit according to an embodiment of the present invention comprises a sensing circuit; At least one input memory coupled to the sense circuit; A reference circuit portion connected to the sensing circuit; And at least one logic circuit portion, wherein at least one of the input memory, the reference circuit portion, and the logic circuit portion includes a magnetic tunnel junction (MTJ). Here, the logic memory circuit may perform both a read operation and a logic operation operation, the input memory and the reference circuit portion are activated during the read operation, and the input memory and the logic circuit portion are activated during the logic operation. .
본 발명의 다른 실시예에 따른 논리 기억 회로는 감지 회로; 상기 감지 회로에 연결되며, 입력 데이터가 저장되는 적어도 하나의 입력 메모리; 및 제 1 논리 회로부를 포함한다. 여기서, 상기 입력 메모리 및 상기 제 1 논리 회로부는 자기 터널 접합(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)을 가지며, 논리 연산시 상기 입력 메모리의 저항과 상기 제 1 논리 회로부의 저항이 비교되어 상기 감지 회로를 통하여 출력된다. According to another embodiment of the present invention, a logic memory circuit may include a sensing circuit; At least one input memory coupled to the sensing circuit and storing input data; And a first logic circuit portion. Here, the input memory and the first logic circuit portion has a magnetic tunnel junction (MTJ), the resistance of the input memory and the resistance of the first logic circuit portion in the logic operation is compared and output through the sensing circuit do.
본 발명의 일 실시예에 따른 감지 회로, 상기 감지 회로에 연결되며 제 1 MTJ를 포함하는 적어도 하나의 입력 메모리, 제 2 MTJ를 포함하는 기준 회로부, 제 3 MTJ를 포함하는 제 1 논리 회로부 및 제 4 MTJ를 포함하는 제 2 논리 회로부를 가지는 논리 기억 회로에서 논리 연산을 수행하는 방법은 상기 입력 메모리를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계; 상기 기준 회로부 및 상기 제 1 논리 회로부를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계; 및 상기 감지 회로가 상기 전류들이 흐름에 따라 상기 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로 및 상기 제 1 논리 회로부의 저항의 합을 비교하여 비교 결과를 제 1 논리 연산의 결과로서 출력하는 단계를 포함한다. A sensing circuit according to an embodiment of the present invention, at least one input memory coupled to the sensing circuit and comprising a first MTJ, a reference circuit comprising a second MTJ, a first logic circuit comprising a third MTJ and a first A method of performing a logic operation in a logic memory circuit having a second logic circuit portion comprising 4 MTJs comprises: flowing a current through the input memory; Flowing a current through the reference circuit portion and the first logic circuit portion; And the sensing circuit comparing the sum of the resistance of the input memory and the resistance of the reference circuit and the first logic circuit portion as the currents flow, and outputting a comparison result as a result of the first logic operation.
본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 회로, 상기 감지 회로에 연결되며 제 1 MTJ를 포함하는 복수의 입력 메모리들, 제 2 MTJ를 포함하는 기준 회로부, 캐시 회로 및 출력 회로를 가지는 논리 기억 회로에서 논리 연산을 수행하는 방법은 제 1 입력 메모리를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계; 상기 기준 회로부를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계; 상기 제 1 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로부의 저항을 비교하여 상기 감지 회로를 통하여 출력하는 단계; 상기 출력된 감지 회로의 출력을 상기 캐시 회로에 저장하는 단계; 제 2 입력 메모리를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계; 상기 기준 회로부를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계; 상기 제 2 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로부의 저항을 비교하여 상기 감지 회로를 통하여 출력하는 단계; 및 상기 캐시 회로에 저장된 데이터와 상기 제 2 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로부의 저항을 비교함에 의해 출력된 데이터를 이용하여 논리 연산을 수행하는 단계를 포함한다. Logic in a logic memory circuit having a sensing circuit according to another embodiment of the present invention, a plurality of input memories connected to the sensing circuit and comprising a first MTJ, a reference circuit portion comprising a second MTJ, a cache circuit and an output circuit The method of performing an operation includes flowing a current through a first input memory; Flowing a current through the reference circuit portion; Comparing the resistance of the first input memory with the resistance of the reference circuit unit and outputting the resistance through the sensing circuit; Storing the output of the output sense circuit in the cache circuit; Flowing a current through the second input memory; Flowing a current through the reference circuit portion; Comparing the resistance of the second input memory with the resistance of the reference circuit unit and outputting the resistance through the sensing circuit; And performing a logic operation using data output by comparing the data stored in the cache circuit with the resistance of the second input memory and the resistance of the reference circuit unit.
본 발명에 따른 논리 기억 회로 및 이를 이용한 논리 연산 수행 방법은 메모리와 논리 회로를 하나의 회로로 구현하고 MTJ를 논리 연산을 위해 사용하며, 그 결과 저전력 및 고속의 동작을 실현할 수 있다. 특히, 상기 논리 기억 회로는 모든 논리 연산을 수행할 수 있다. The logic memory circuit and the logic operation performing method using the same according to the present invention implement a memory and a logic circuit as one circuit and use the MTJ for logic operation, and as a result, low power and high speed operation can be realized. In particular, the logic memory circuit can perform all logic operations.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 논리 기억 회로를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 논리 회로를 이용한 AND 연산 및 OR 연산을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 논리 기억 회로를 이용한 워드 라인 리드 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 논리 기억 회로를 이용한 출력을 기록하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 논리 기억 회로를 이용한 XOR 연산을 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 논리 기억 회로를 이용한 Full adder 연산을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 논리 기억 회로의 레이아웃을 도시한 도면이다.
도 8은 각 연산들을 위한 동작 순서를 도시한 도면이다.
도 9는 논리 기억 회로의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a logic memory circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an AND operation and an OR operation using the logic circuit of FIG. 1.
3 is a diagram illustrating a word line read process using the logic memory circuit of FIG. 1.
4 is a diagram illustrating a process of recording an output using the logic memory circuit of FIG. 1.
FIG. 5 is a diagram illustrating an XOR operation using the logic memory circuit of FIG. 1.
FIG. 6 is a diagram illustrating a full adder operation using the logic memory circuit of FIG. 1.
7 is a diagram showing a layout of a logic memory circuit according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an operation sequence for each operation.
9 is a diagram showing a simulation result of a logic memory circuit.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some steps It should be construed that it may not be included or may further include additional components or steps. In addition, the terms "... unit", "module", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. .
본 발명은 논리 기억 회로 및 이를 이용한 논리 연산 수행 방법에 관한 것으로서, 자기 터널 접합(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)을 사용한다. 특히, 상기 논리 기억 회로는 논리 회로와 메모리를 하나의 회로로서 구현하되, 상기 메모리 또한 MTJ로 구현될 수 있다. BACKGROUND OF THE
종래에는 논리 회로와 메모리가 별도로 구현되었기 때문에 논리 회로와 메모리 사이의 통신 속도로 인하여 병목(Bottleneck) 현상이 발생되었다. 반면에, 본 발명의 논리 기억 회로는 논리 회로와 메모리를 하나의 회로로 구현하므로, 이러한 병목 현상이 발생되지 않을 수 있다. In the related art, since the logic circuit and the memory are separately implemented, bottlenecks occur due to the communication speed between the logic circuit and the memory. On the other hand, since the logic memory circuit of the present invention implements the logic circuit and the memory as one circuit, this bottleneck may not occur.
또한, 구현하고자 하는 논리 회로마다 회로 구조가 달랐던 종래 기술과 달리, 본 발명의 논리 기억 회로는 하나의 회로로 모든 논리, 예를 들어 AND 연산, OR 연산, XOR 연산, Full adder 연산 등을 구현할 수 있다. In addition, unlike the prior art in which the circuit structure is different for each logic circuit to be implemented, the logic memory circuit of the present invention can implement all logic, for example, an AND operation, an OR operation, an XOR operation, and a full adder operation, in one circuit. have.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 논리 기억 회로를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 논리 회로를 이용한 AND 연산 및 OR 연산을 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 논리 기억 회로를 이용한 워드 라인 리드 과정을 도시한 도면이다. 도 4는 도 1의 논리 기억 회로를 이용한 출력을 기록하는 과정을 도시한 도면이고, 도 5는 도 1의 논리 기억 회로를 이용한 XOR 연산을 도시한 도면이며, 도 6은 도 1의 논리 기억 회로를 이용한 Full adder 연산을 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 논리 기억 회로의 레이아웃을 도시한 도면이고, 도 8은 각 연산들을 위한 동작 순서를 도시한 도면이며, 도 9는 논리 기억 회로의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a logic memory circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating an AND operation and an OR operation using the logic circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is a logic memory circuit of FIG. 1. A diagram illustrating a word line read process using FIG. 4 is a diagram illustrating a process of writing an output using the logic memory circuit of FIG. 1, FIG. 5 is a diagram illustrating an XOR operation using the logic memory circuit of FIG. 1, and FIG. 6 is a logic memory circuit of FIG. 1. A diagram illustrating a full adder operation using. 7 is a diagram showing a layout of a logic memory circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a diagram showing an operation sequence for each operation, and FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of the logic memory circuit. to be.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 논리 기억 회로는 감지 회로(100), 입력 메모리들(102 및 104), 출력 메모리(106), 기준 회로부(108), 제 1 논리 회로부(109), 제 2 논리 회로부(110) 및 드라이버(120)를 포함할 수 있다. Referring to Fig. 1, the logic memory circuit of this embodiment includes a
감지 회로(100)는 리드된 데이터 또는 논리 연산 데이터를 감지하여 출력한다. 여기서, 출력인 DOUT 및 DOUTB(DOUT 바)가 감지 결과, 즉 리드된 데이터 또는 논리 연산 데이터이다. The
이러한 감지 회로(100)는 도 1의 구조로 제한되지는 않으며, 데이터를 감지하는 한 다양하게 변형될 수 있다. The
입력 메모리들(102 및 104)은 입력 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 특정 논리 연산을 수행할 때, 입력 메모리들(102 및 104)은 논리 연산을 위해 입력된 데이터를 저장한다. 도 1에서는 2개의 입력 메모리들을 도시하였으나, 필요에 따라 입력 메모리들의 수는 가변될 수 있다. The
일 실시예에 따르면, 각 입력 메모리들(102 및 104)은 각기 일 비트의 입력 데이터를 저장할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 셀로 구현될 수 있다. 여기서, 하나의 셀은 하나의 MTJ(130)와 2개의 모스 트랜지스터들(M1 및 M2)로 이루어질 수 있다. 이러한 셀의 구조는 모든 입력 메모리들(102 및 104) 및 출력 메모리(106)에 적용되므로, 입력 메모리(102)의 셀의 구조를 대표로 하여 설명하겠다. According to an embodiment, each of the
제 1 모스 트랜지스터(M1)는 N-모스 트랜지스터일 수 있으며, 드레인은 데이터 라인(DL)에 연결되고, 게이트는 워드 라인에 연결될 수 있다. 여기서, 데이터 라인(DL)은 감지 회로(100)의 제 1 감지 트랜지스터의 소스에 연결될 수 있다. The first MOS transistor M1 may be an N-MOS transistor, a drain may be connected to the data line DL, and a gate may be connected to the word line. Here, the data line DL may be connected to the source of the first sense transistor of the
제 2 모스 트랜지스터(M2)는 N-모스 트랜지스터일 수 있으며, 드레인은 제 1모스 트랜지스터(M1)의 소스에 연결되고, 게이트는 스캔 라인(SL)에 연결되며, 소스는 컬럼 라인(CL)에 연결될 수 있다. 여기서, 컬럼 라인(CL)은 리드 동작에는 사용되지 않고 논리 연산시에만 사용될 수 있다. The second MOS transistor M2 may be an N-MOS transistor, a drain is connected to the source of the first MOS transistor M1, a gate is connected to the scan line SL, and the source is connected to the column line CL. Can be connected. Here, the column line CL may not be used for a read operation but may be used only for a logical operation.
MTJ(130)의 일단은 비트 라인(BL)에 연결되고, 타단은 트랜지스터들(M1 및 M2) 사이에 연결될 수 있다. One end of the MTJ 130 may be connected to the bit line BL, and the other end may be connected between the transistors M1 and M2.
출력 메모리(106)는 감지 회로(100)로부터 출력된 데이터(DOUT)를 저장할 수 있다. 물론, 출력 메모리(106)는 입력 메모리(102 또는 104)와 동일한 구조를 가지기 때문에, 입력 메모리로 사용될 수도 있다. 또한, 도 1에서는 1개의 출력 메모리만을 도시하였으나, 복수의 출력 메모리들이 구현될 수 있다. The
리드 트랜지스터(MRD1)는 리드 동작을 위해 사용되는 트랜지스터로, N-모스 트랜지스터일 수 있다. The read transistor M RD1 is a transistor used for a read operation and may be an N-MOS transistor.
리드 트랜지스터(MRD1)로 리드 신호(RD)가 입력되며, 리드 신호(RD)에 따라 리드 트랜지스터(MRD1)의 동작이 결정된다. 구체적으로는, 리드 동작시, 리드 트랜지스터(MRD1)를 활성화시키는 리드 신호(RD)가 입력된다. The read transistor (M RD1) the read signal (RD) to be input, the operation of the read transistor (M RD1) is determined in accordance with the read signal (RD). Specifically, during the read operation, the read signal RD for activating the read transistor M RD1 is input.
논리 트랜지스터(ML1)는 논리 연산 동작을 위해 사용되는 트랜지스터로, N-모스 트랜지스터일 수 있다. The logic transistor M L1 is a transistor used for a logic operation, and may be an N-MOS transistor.
논리 트랜지스터(ML1)로 논리 신호(LOGIC)가 입력되며, 논리 신호(LOGIC)에 따라 논리 트랜지스터(ML1)의 동작이 결정된다. 구체적으로는, 논리 연산 동작시, 논리 트랜지스터(ML1)를 활성화시키기 위한 논리 신호(LOGIC)가 입력된다. 여기서, 논리 트랜지스터(ML1)가 활성화될 때, 리드 트랜지스터(MRD1)는 비활성화될 수 있다. Logic transistor and the logic signals (LOGIC) input to the (M L1), the operation of the logic transistor (M L1) is determined in accordance with the logic signals (LOGIC). Specifically, during a logic operation, a logic signal LOGIC for activating the logic transistor M L1 is input. Here, when the logic transistor M L1 is activated, the read transistor M RD1 may be deactivated.
드라이버(120)는 감지 회로(100)로부터 출력된 데이터(DOUTB)가 입력되는 제 1 인버터(IN1), 감지 회로(100)로부터 출력된 데이터(DOUT)가 입력되는 제 2 인버터(IN2), 제 1 CMOS 트랜지스터 쌍(C1 및 C2) 및 제 2 CMOS 트랜지스터 쌍(C3 및 C4)을 포함할 수 있다. The
제 1 CMOS 트랜지스터 쌍(C1 및 C2)의 게이트들 중 일부로 NOTB 신호가 입력되고 나머지 게이트들로 NOT 신호가 입력되며, 제 1 CMOS 트랜지스터 쌍(C1 및 C2)에 의한 출력은 비트 라인(BL)의 활성화를 결정할 수 있다. The NOTB signal is input to some of the gates of the first CMOS transistor pairs C1 and C2 and the NOT signal is input to the remaining gates, and the output by the first CMOS transistor pairs C1 and C2 is connected to the bit line BL. Activation can be determined.
NOT 신호 및 NOTB 신호는 XOR 게이트(150) 및 XOR 게이트(150)의 출력이 입력되는 인버터(152)에 의해 생성된다. NOT and NOTB signals are generated by the
NOR 게이트(150)의 입력들로 NOT_OP 신호 및 기존에 리드했던 데이터인 PRE_DOUT 신호가 입력된다. NOR 게이트(150)는 NOTB 신호를 출력할 수 있다. The NOT_OP signal and the PRE_DOUT signal, which is previously read data, are input to the inputs of the NOR
NOR 게이트(150)의 출력은 인버터(152)로 입력되며, 인버터(152)는 NOT 신호를 출력한다. The output of the NOR
제 2 CMOS 트랜지스터 쌍(C3 및 C4)의 게이트들 중 일부로 NOTB 신호가 입력되고 나머지 게이트들로 NOT 신호가 입력되며, 제 2 CMOS 트랜지스터 쌍(C3 및 C4)에 의한 출력은 컬럼 라인(CL)의 활성화를 결정할 수 있다. The NOTB signal is input to some of the gates of the second CMOS transistor pairs C3 and C4 and the NOT signal is input to the remaining gates, and the output of the second CMOS transistor pairs C3 and C4 is connected to the column line CL. Activation can be determined.
다만, 제 1 인버터(IN1)와 제 2 인버터(IN2)로 입력되는 데이터들(DOUTB AND DOUT)이 180도 위상 차이를 가지므로, 비트 라인(BL)과 컬럼 라인(CL)은 상보적으로 동작하게 된다. However, since the data DOUTB AND DOUT input to the first inverter IN1 and the second inverter IN2 have a 180 degree phase difference, the bit line BL and the column line CL operate complementarily. Done.
즉, 비트 라인(BL)이 활성화디면 컬럼 라인(CL)은 비활성화되며, 그 결과 리드 동작이 수행된다. 컬럼 라인(CL)이 활성화되면 비트 라인(BL)이 비활성화되며, 그 결과 논리 연산 동작이 수행된다. That is, when the bit line BL is activated, the column line CL is deactivated, and as a result, a read operation is performed. When the column line CL is activated, the bit line BL is deactivated, and as a result, a logic operation is performed.
한편, 드라이버(120)의 회로 구조는 비트 라인(BL)과 컬럼 라인(CL)을 상보적으로 동작시키는 한 다양하게 변형될 수 있다. The circuit structure of the
물론, 이러한 동작은 기준 컬럼 라인(RCL)과 기준 비트 라인(RBL)에도 동일하게 적용될 수 있다. Of course, this operation may be equally applied to the reference column line RCL and the reference bit line RBL.
기준 회로부(108)는 데이터 리드시 사용되는 기준 저항을 제공하며, 예를 들어 1개의 기준 트랜지스터(MR), P 상태의 제 1 MTJ(140), P 상태의 제 2 MTJ(142) 및 AP 상태의 제 3 MTJ(144)를 포함할 수 있다. The
기준 트랜지스터(MR)는 N-MOS 트랜지스터일 수 있고, 드레인은 감지 회로(100)의 제 2 감지 트랜지스터와 연결되는 리드 라인(RL)에 연결될 수 있으며, 소스는 제 1 MTJ(140)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 기준 트랜지스터(MR)의 게이트로는 논리 신호(LOGIC) 또는 리드 신호(RD)가 입력될 수 있다. The reference transistor MR may be an N-MOS transistor, the drain may be connected to the lead line RL connected to the second sense transistor of the
제 1 MTJ(140)의 타단은 제 2 MTJ(142)의 일단 및 제 3 MTJ(144)의 일단에 연결될 수 있다. The other end of the
제 2 MTJ(142)의 타단은 제 3 MTJ(144)의 타단에 연결되면서 기준 비트 라인(RBL)에 연결될 수 있다. The other end of the
제 3 MTJ(144)의 타단 또한 기준 비트 라인(RBL)에 연결될 수 있다. The other end of the
제 1 논리 회로부(109)는 논리 연산을 위해 사용되는 회로로서, AND 연산 등을 위해 사용될 수 있다. The first
일 실시예에 따르면, 제 1 논리 회로부(109)는 MTJ(146) 및 2개의 트랜지스터들(M3 및 M4)를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the
MTJ(146)의 일단은 기준 비트 라인(RBL)에 연결되고, 타단은 트랜지스터(M3)의 소스와 트랜지스터(M4)의 드레인 사이에 연결될 수 있으며, P 상태를 가질 수 있다. One end of the
트랜지스터(M4)의 소소는 기준 컬럼 라인(RCL)에 연결되며, 게이트로 제 1 논리 신호가 입력될 수 있다. 예를 들어, 제 1 논리 신호는 AND 신호(SLAND)일 수 있다. The source of the transistor M4 is connected to the reference column line RCL, and a first logic signal can be input to the gate. For example, the first logic signal may be an AND signal SL AND .
제 2 논리 회로부(110)는 MTJ(148) 및 2개의 트랜지스터들(M5 및 M6)을 포함할 수 있다. The second
MTJ(148)의 일단은 기준 비트 라인(RBL)에 연결되고, 타단은 트랜지스터(M5)의 소스와 트랜지스터(M6)의 드레인 사이에 연결되며, AP 상태를 가질 수 있다. One end of the
트랜지스터(M6)의 소스는 기준 컬럼 라인(RCL)에 연결되며, 게이트로 제 2 논리 신호가 입력될 수 있다. 예를 들어, 제 2 논리 신호는 OR 신호(SLOR)일 수 있다. The source of the transistor M6 is connected to the reference column line RCL, and a second logic signal can be input to the gate. For example, the second logic signal may be an OR signal SL OR .
리드 트랜지스터(MRD2)는 리드 동작을 위해 사용되는 트랜지스터로, N-모스 트랜지스터일 수 있다. The read transistor M RD2 is a transistor used for a read operation and may be an N-MOS transistor.
리드 트랜지스터(MRD2)로 리드 신호(RD)가 입력되며, 리드 신호(RD)에 따라 리드 트랜지스터(MRD2)의 동작이 결정된다. 구체적으로는, 리드 동작시, 리드 트랜지스터(MRD2)를 활성화시키는 리드 신호(RD)가 입력된다. The read transistor (M RD2) the read signal (RD) to be input, the operation of the read transistor (M RD2) is determined in accordance with the read signal (RD). Specifically, in the read operation, the read signal RD for activating the read transistor M RD2 is input.
논리 트랜지스터(ML2)는 논리 연산 동작을 위해 사용되는 트랜지스터로, N-모스 트랜지스터일 수 있다. The logic transistor M L2 is a transistor used for a logic operation, and may be an N-MOS transistor.
논리 트랜지스터(ML2)로 논리 신호(LOGIC)가 입력되며, 논리 신호(LOGIC)에 따라 논리 트랜지스터(ML2)의 동작이 결정된다. 구체적으로는, 논리 연산 동작시, 논리 트랜지스터(ML2)를 활성화시키기 위한 논리 신호(LOGIC)가 입력된다. 여기서, 논리 트랜지스터(ML2)가 활성화될 때, 리드 트랜지스터(MRD2)는 비활성화될 수 있다. Logic transistor and the logic signals (LOGIC) input to the (M L2), the operation of the logic transistor (L2 M) is determined in accordance with the logic signals (LOGIC). Specifically, during a logic operation, a logic signal LOGIC for activating the logic transistor M L2 is input. Here, when the logic transistor M L2 is activated, the read transistor M RD2 may be deactivated.
이하, 이러한 논리 기억 회로를 사용한 리드 동작 및 논리 연산 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 살펴보겠다. 적색 선은 전류 흐름을 나타낸다. Hereinafter, a read operation and a logic operation using the logic memory circuit will be described with reference to the accompanying drawings. The red line shows the current flow.
AND 연산AND operation
도 2를 참조하여 AND 연산을 살펴보면, 논리 신호(LOGIC)가 입력되어 논리 트랜지스터(ML1) 및 논리 트랜지스터(ML2)가 활성화된다. 이 때, 리드 트랜지스터들(MRD1 및 MRD2)은 비활성화된다. 또한, 제 1 논리 신호에 의해 제 1 논리 회로부(109)의 트랜지스터(M4)가 활성화되고, 제 2 논리 신호에 의해 제 2 논리 회로부(110)의 트랜지스터(M6)는 비활성화된다. Referring to the AND operation with reference to FIG. 2, the logic signal LOGIC is input to activate the logic transistor M L1 and the logic transistor M L2 . At this time, the read transistors M RD1 and M RD2 are inactivated. In addition, the transistor M4 of the first
결과적으로, 제 1 전류가 제 1 입력 메모리(102), 제 2 입력 메모리(104) 및 컬럼 라인(CL)을 통하여 흐르고, 제 2 전류가 기준 회로부(108), 제 1 논리 회로부(109) 및 기준 컬럼 라인(RCL)을 통하여 흐른다. 따라서, 입력 메모리들(102 및 104)에 저장된 데이터들의 저항과 기준 회로부(108) 및 제 1 논리 회로부(109)의 저항들의 합이 비교되고, 비교 결과(감지 회로의 출력, DOUT 및 DOUTB)가 감지 회로(100)를 통하여 출력된다. As a result, a first current flows through the
이러한 감지 회로(100)의 출력은 하기 표 1에서 보여진다. 예를 들어, 입력 메모리들(102 및 104)에 저장된 데이터들이 각기 '0' 및 '0'이면 DOUT은 '0'일 수 있다. The output of this
OR 연산OR operation
도 2를 참조하여 OR 연산을 살펴보면, 논리 신호(LOGIC)가 입력되어 논리 트랜지스터(ML1) 및 논리 트랜지스터(ML2)가 활성화된다. 이 때, 리드 트랜지스터들(MRD1 및 MRD2)은 비활성화된다. 또한, 제 1 논리 신호에 의해 제 1 논리 회로부(109)의 트랜지스터(M4)가 비활성화되고, 제 2 논리 신호에 의해 제 2 논리 회로부(110)의 트랜지스터(M6)는 활성화된다. Referring to the OR operation with reference to FIG. 2, the logic signal LOGIC is input to activate the logic transistor M L1 and the logic transistor M L2 . At this time, the read transistors M RD1 and M RD2 are inactivated. In addition, the transistor M4 of the first
결과적으로, 제 1 전류가 제 1 입력 메모리(102), 제 2 입력 메모리(104) 및 컬럼 라인(CL)을 통하여 흐르고, 제 2 전류가 기준 회로부(108), 제 2 논리 회로부(110) 및 기준 컬럼 라인(RCL)을 통하여 흐른다. 따라서, 입력 메모리들(102 및 104)에 저장된 데이터들의 저항과 기준 회로부(108) 및 제 2 논리 회로부(110)의 저항들의 합이 비교되고, 비교 결과(감지 회로의 출력, DOUT 및 DOUTB)가 감지 회로(100)를 통하여 출력된다. As a result, a first current flows through the
이러한 감지 회로(100)의 출력은 위의 표 1에서 보여진다. 예를 들어, 입력 메모리들(102 및 104)에 저장된 데이터들이 각기 '1' 및 '0'이면 DOUT은 '1'일 수 있다. The output of this
리드 동작Lead behavior
도 3을 참조하여 리드 동작을 살펴보면, 예를 들어 제 1 입력 메모리(102)의 데이터의 리드 동작을 살펴보면, 리드 신호(RD)가 입력되어 리드 트랜지스터(MRD1) 및 리드 트랜지스터(MRD2)가 활성화되고 제 1 워드 라인 신호(WL1)가 입력되어 트랜지스터(M1)가 활성화된다. 이 때, 트랜지스터들(MML1 및 MML2)은 비활성화된다. 또한, 논리 신호들에 의해 논리 회로부들(109 및 110)의 트랜지스터들(M4 및 M5)이 비활성화된다. Referring to FIG. 3, a read operation of data of the
결과적으로, 제 1 전류가 제 1 입력 메모리(102) 및 비트 라인(BL)을 통하여 흐르고, 제 2 전류가 기준 회로부(108) 및 기준 비트 라인(RBL)을 통하여 흐른다. 따라서, 입력 메모리(102)에 저장된 데이터의 저항과 기준 회로부(108)의 저항이 비교되고, 비교 결과(감지 회로의 출력, DOUT 및 DOUTB)가 감지 회로(100)를 통하여 출력된다. As a result, the first current flows through the
물론, 다른 입력 메모리의 데이터를 리드할 경우에는, 해당 입력 메모리에 워드 라인 신호가 입력되어 활성화되고 다른 입력 메모리들은 비활성화된다. Of course, when reading data from another input memory, a word line signal is input to the input memory to be activated, and the other input memories are deactivated.
출력 쓰기 동작Output write operation
도 4를 참조하여 출력 쓰기 동작을 살펴보면, 출력 메모리(106)의 트랜지스터(MO2)를 활성화시켜셔 MTJ(132)를 통하여 전류가 흐르도록 한다. 결과적으로, 감지 회로(100)의 출력(DOUT 또는 DOUTB)이 MTJ(132)에 쓰여질 수 있다. Referring to the output write operation with reference to FIG. 4, the transistor M O2 of the
XOR 연산XOR operation
도 5를 참조하여 XOR 연산을 살펴보면, XOR 연산은 Single IN1 리드 동작, Single IN2 리드 동작 및 출력 동작에 의해 구현될 수 있다. Referring to FIG. 5, an XOR operation may be implemented by a single IN1 read operation, a single IN2 read operation, and an output operation.
우선 Single IN1 리드 동작이 수행된다. 구체적으로는, 리드 신호(RD)가 입력되어 리드 트랜지스터(MRD1) 및 리드 트랜지스터(MRD2)가 활성화되고 제 1 워드 라인 신호(WL1)가 입력되어 트랜지스터(M1)가 활성화된다. 이 때, 트랜지스터들(MML1 및 MML2)은 비활성화된다. 또한, 논리 신호들에 의해 논리 회로부들(109 및 110)의 트랜지스터들(M4 및 M5)이 비활성화된다. First, a single IN1 read operation is performed. Specifically, the read signal RD is input to activate the read transistor M RD1 and the read transistor M RD2 , and the first word line signal WL 1 is input to activate the transistor M1. At this time, the transistors M ML1 and M ML2 are deactivated. In addition, the transistors M4 and M5 of the
결과적으로, 제 1 전류가 제 1 입력 메모리(102) 및 비트 라인(BL)을 통하여 흐르고, 제 2 전류가 기준 회로부(108) 및 기준 비트 라인(RBL)을 통하여 흐른다. As a result, the first current flows through the
이 때, 감지 회로(100)의 출력은 캐시 회로(500)의 래치(518)에 저장될 수 있다. 도 5에서는 캐시 회로(500)가 감지 회로(100)의 출력들(DOUT 및 DOUTB)이 각기 입력되는 NAND 게이트들(510 및 514), NAND 게이트들(510 및 514)의 출력을 버팅하는 인버터들(512 및 516), 인버터들(512 및 516)의 출력들이 입력되는 2개의 트랜지스터들(M10 및 M11) 및 래치(518)로 구현될 수 있다. 여기서, NAND 게이트들(510 및 514)의 타입력단으로 입력되는 CACHE_WR은 캐시 동작을 활성화시키는 역할을 수행한다. In this case, the output of the
한편, 캐시 회로(500)가 감지 회로(100)의 출력을 임시 저장할 수 있는 한 감지 회로(100)는 다양하게 변형될 수 있다. Meanwhile, as long as the
이어서, Single IN2 리드 동작이 수행된다. 구체적으로는, 리드 신호(RD)가 입력되어 리드 트랜지스터(MRD1) 및 리드 트랜지스터(MRD2)가 활성화되고 제 k 워드 라인 신호(WLk)가 입력되어 트랜지스터가 활성화된다. 이 때, 논리 트랜지스터들(MML1 및 MML2)은 비활성화된다. 또한, 논리 신호들에 의해 논리 회로부들(109 및 110)의 트랜지스터들(M4 및 M5)이 비활성화된다. Subsequently, a single IN2 read operation is performed. Specifically, the read signal RD is input to activate the read transistor M RD1 and the read transistor M RD2 , and the k-th word line signal WL k is input to activate the transistor. At this time, the logic transistors M ML1 and M ML2 are deactivated. In addition, the transistors M4 and M5 of the
결과적으로, 제 1 전류가 제 2 입력 메모리(104) 및 비트 라인(BL)을 통하여 흐르고, 제 2 전류가 기준 회로부(108) 및 기준 비트 라인(RBL)을 통하여 흐른다. As a result, the first current flows through the
계속하여, 출력 동작이 수행된다. 구체적으로는, 캐시 회로(500)의 래치(518)에 저장된 데이터(PRE_DOUT)와 Single IN2 리드 동작에서의 감지 회로(100)의 출력(DOUT[2] 및 DOUTB[2])을 이용하여 XOR 연산이 수행될 수 있다. Subsequently, an output operation is performed. Specifically, an XOR operation is performed using data PRE_DOUT stored in the
일 실시예에 따르면, 출력 회로(502)는 NOT_OP 신호 또는 PRE_DOUT이 입력단으로 입력되는 2개의 NAND 게이트들(520 및 524), NAND 게이트들(520 및 524)의 출력을 인버팅하는 2개의 인버터들(522 및 526), 인버터들(522 및 526)의 출력들이 입력단들로 입력되는 NOR 게이트(528), NOR 게이트(528)의 출력을 인버팅하여 NOT 신호를 출력하는 인버터(530), 인버터(530)으로부터 출력된 NOT 신호 및 DOUT[2]를 XOR 연산시키는 XOR 게이트(532) 및 XOR 게이트(532)의 출력을 인버팅하여 NOW_DOUT 및 NOW_DOUTB를 출력하는 인버터(534)를 포함할 수 있다. 여기서, NOW_DOUT이 출력 회로(502)의 최종 출력이며, 즉 입력 데이터들을 XOR 연산한 결과이다. According to one embodiment, the
한편, 래치(518)에 저장된 데이터(PRE_DOUT)와 Single IN2 리드 동작에서의 감지 회로(100)의 출력(DOUT[2] 및 DOUTB[2])을 이용하여 XOR 연산이 수행되는 한, 출력 회로(502)는 다양하게 변형될 수 있다. On the other hand, as long as the XOR operation is performed using the data PRE_DOUT stored in the
Full adder 연산Full adder operation
도 6을 참조하여 Full adder 연산을 살펴보면, XOR 연산 후 Full adder 과정이 추가로 수행된다. XOR 연산 및 회로는 도 5에서와 동일하므로, 설명은 생략한다. Looking at the full adder operation with reference to FIG. 6, the full adder process is additionally performed after the XOR operation. Since the XOR operation and the circuit are the same as those in FIG.
출력 동작을 위한, Full adder 회로(604)는 XOR(632)의 출력이 입력단으로 입력되는 XOR 게이트(640), XOR 게이트(640)의 출력을 인버팅하여 SUM 신호를 출력하는 인버터(642), 게이트들로 입력되는 NOW_DOUT 및 NOW_DOUTB에 따라 출력(COUT)을 출력하는 2개의 CMOS 트랜지스터들(644 및 646)을 포함할 수 있다. 여기서, 출력(COUT)이 Full adder 연산의 최종 출력이다. For the output operation, the
다만, 캐시 회로(600)의 래치(618)에 저장된 데이터(PRE_DOUT)와 Single IN2 리드 동작에서의 감지 회로(100)의 출력(DOUT[2] 및 DOUTB[2])을 이용하여 Full adder 연산이 수행되는 한, Full adder 회로(604)는 다양하게 변형될 수 있다. However, the full adder operation is performed using the data PRE_DOUT stored in the
최종적으로, XOR 연산 및 Full adder 연산은 하기 표 2에서 보여진다. Finally, the XOR operation and the full adder operation are shown in Table 2 below.
위의 논리 연산들의 동작 순서는 도 8에서 보여지고, 시뮬레이션 결과는 도 9에서 보여지며, 레이 아웃은 도 7에서 보여진다. The operation sequence of the above logical operations is shown in FIG. 8, the simulation result is shown in FIG. 9, and the layout is shown in FIG. 7.
정리하면, 본 발명의 논리 기억 회로는 감지 회로, 입력 메모리, 출력 메모리, 기준 회로부, 적어도 하나의 논리 회로부 및 드라이버를 포함하여 모든 논리 연산을 수행할 수 있다. 특히, 상기 입력 메모리, 상기 출력 메모리, 상기 기준 회로부 및 상기 논리 회로부가 모두 MTJ를 이용할 수 있다. In summary, the logic memory circuit of the present invention can perform all logic operations including a sensing circuit, an input memory, an output memory, a reference circuit section, at least one logic circuit section and a driver. In particular, the input memory, the output memory, the reference circuit portion and the logic circuit portion may all use MTJ.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.On the other hand, the components of the above-described embodiment can be easily identified from a process point of view. That is, each component can be identified as a respective process. In addition, the process of the above-described embodiment can be easily understood in terms of the components of the apparatus.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, the technical contents described above may be embodied in the form of program instructions that may be executed by various computer means and may be recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. The embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention may make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Should be considered to be within the scope of the following claims.
100 : 감지 회로
102 : 제 1 입력 메모리
104 : 제 2 입력 메모리
106 : 출력 메모리
108 : 기준 회로부
109 : 제 1 논리 회로부
110 : 제 2 논리 회로부
120 : 드라이버100: detection circuit 102: first input memory
104: second input memory 106: output memory
108: reference circuit portion 109: first logic circuit portion
110: second logic circuit portion 120: driver
Claims (16)
감지 회로;
상기 감지 회로에 연결된 적어도 하나의 입력 메모리;
상기 감지 회로에 연결된 기준 회로부; 및
적어도 하나의 논리 회로부를 포함하며,
상기 입력 메모리, 상기 기준 회로부 및 상기 논리 회로부 중 적어도 하나는 자기 터널 접합(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)을 포함하되,
상기 논리 기억 회로는 리드 동작 및 논리 연산 동작을 모두 수행할 수 있고, 상기 리드 동작시 상기 입력 메모리 및 상기 기준 회로부가 활성화되며, 상기 논리 연산 동작시 상기 입력 메모리 및 상기 논리 회로부가 활성화되는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. In a logic memory circuit,
Sensing circuit;
At least one input memory coupled to the sense circuit;
A reference circuit portion connected to the sensing circuit; And
At least one logic circuit portion,
At least one of the input memory, the reference circuit portion and the logic circuit portion includes a magnetic tunnel junction (MTJ),
The logic memory circuit may perform both a read operation and a logic operation, wherein the input memory and the reference circuit portion are activated during the read operation, and the input memory and the logic circuit portion are activated during the logic operation. Logic memory circuit.
상기 감지 회로는 상기 리드 동작시 상기 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로부의 저항을 비교하여 비교 결과를 출력하며, 상기 논리 연산 동작시 상기 입력 메모리의 저항과 상기 논리 회로부의 저항을 비교하여 비교 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. The method of claim 1, wherein the input memory, the reference circuit portion and the logic circuit portion each comprises an MTJ,
The sensing circuit outputs a comparison result by comparing the resistance of the input memory with the resistance of the reference circuit unit during the read operation, and compares the resistance of the input memory with the resistance of the logic circuit unit during the logic operation. Outputting a logic memory circuit.
상기 감지 회로의 출력을 저장하는 출력 메모리를 더 포함하되,
상기 출력 메모리는 MTJ를 포함하는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. The method of claim 1,
Further comprising an output memory for storing the output of the sensing circuit,
And the output memory comprises an MTJ.
상기 입력 메모리는,
제 1 트랜지스터;
제 2 트랜지스터; 및
MTJ를 포함하며,
상기 제 1 트랜지스터의 드레인은 데이터 라인(DL)을 통하여 상기 감지 회로에 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터의 소스와 상기 제 2 트랜지스터의 드레인이 연결되며, 상기 제 2 트랜지스터의 소스는 논리 연산을 위한 컬럼 라인(CL)에 연결되고, 상기 MTJ의 일단은 상기 트랜지스터들 사이에 연결되고, 상기 MTJ의 타단은 리드 동작을 위한 비트 라인(BL)에 연결되는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. The method of claim 3, wherein the input memory and the output memory has the same structure,
The input memory,
A first transistor;
A second transistor; And
Includes the MTJ,
A drain of the first transistor is connected to the sensing circuit through a data line DL, a source of the first transistor and a drain of the second transistor are connected, and a source of the second transistor is a column for a logic operation. A line connected to a line (CL), one end of the MTJ is connected between the transistors, and the other end of the MTJ is connected to a bit line (BL) for a read operation.
상기 리드 트랜지스터와 상기 논리 트랜지스터가 상보적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. 5. The logic circuit of claim 4, wherein a read transistor for activating the bit line BL is connected to the bit line BL, and a logic transistor for activating the column line CL is connected to the column line CL. But
And the read transistor and the logic transistor are complementary to each other.
기준 트랜지스터;
P 상태를 가지는 2개의 제 1 기준 MTJ 및 제 2 기준 MTJ; 및
AP 상태를 가지는 제 3 기준 MTJ를 포함하되,
상기 기준 트랜지스터의 드레인은 상기 감지 회로에 연결되고, 상기 기준 트랜지스터의 소스는 제 1 기준 MTJ의 일단에 연결되며, 상기 제 1 MTJ의 타단은 상기 제 2 MTJ 및 상기 제 3 MTJ의 일단들에 연결되고, 상기 제 2 MTJ 및 상기 제 3 MTJ의 타단들은 리드 동작을 위한 기준 비트 라인(RBL)에 연결되며, 상기 기준 비트 라인(RBL)에는 상기 기준 비트 라인(RBL)을 활성화시키기 위한 리드 트랜지스터가 연결되는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. The method of claim 1, wherein the reference circuit unit,
Reference transistor;
Two first reference MTJs and a second reference MTJ having a P state; And
A third reference MTJ having an AP status,
A drain of the reference transistor is connected to the sensing circuit, a source of the reference transistor is connected to one end of a first reference MTJ, and the other end of the first MTJ is connected to one ends of the second MTJ and the third MTJ. The other ends of the second MTJ and the third MTJ are connected to a reference bit line RBL for a read operation, and a read transistor for activating the reference bit line RBL is provided in the reference bit line RBL. A logic memory circuit characterized in that it is connected.
상기 제 1 논리 회로부는 AND 연산을 위해 사용되고, 상기 제 2 논리 회로부는 OR 연산을 위해 사용되며, 상기 제 1 논리 회로부 동작시 상기 제 2 논리 회로부는 비활성화되고, 상기 제 2 논리 회로부 동작시 상기 제 1 논리 회로부는 비활성화되는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. The method of claim 1, wherein the logic circuit portion comprises a first logic circuit portion and a second logic circuit portion,
The first logic circuit portion is used for an AND operation, the second logic circuit portion is used for an OR operation, the second logic circuit portion is deactivated when the first logic circuit portion is operated, and the first logic circuit portion is operated when the second logic circuit portion is operated. 1 The logic circuit is characterized in that the logic circuit is inactivated.
상기 제 1 논리 회로부는,
P 상태를 가지는 제 1 논리 MTJ 및 2개의 제 1 트랜지스터들을 포함하고, 상기 제 1 논리 MTJ의 일단은 기준 비트 라인(RBL)에 연결되고 타단은 상기 제 1 트랜지스터들 사이에 연결되며, 상기 제 1 트랜지스터들 중 하나의 소스는 기준 컬럼 라인(RCL)에 연결되고,
상기 제 2 논리 회로부는,
AP 상태를 가지는 제 2 논리 MTJ 및 2개의 제 2 트랜지스터들을 포함하고, 상기 제 2 논리 MTJ의 일단은 상기 기준 비트 라인(RBL)에 연결되고 타단은 상기 제 2 트랜지스터들 사이에 연결되며, 상기 제 2 트랜지스터들 중 하나의 소스는 기준 컬럼 라인(RCL)에 연결되는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. The method of claim 7, wherein
The first logic circuit portion,
A first logic MTJ having two P states and two first transistors, one end of the first logic MTJ being connected to a reference bit line RBL and the other end being connected between the first transistors; The source of one of the transistors is connected to a reference column line RCL,
The second logic circuit portion,
A second logic MTJ having two AP states and two second transistors, one end of the second logic MTJ being connected to the reference bit line RBL and the other end being connected between the second transistors; And a source of one of the two transistors is connected to a reference column line (RCL).
상기 감지 회로에 연결되며, 입력 데이터가 저장되는 적어도 하나의 입력 메모리; 및
제 1 논리 회로부를 포함하되,
상기 입력 메모리 및 상기 제 1 논리 회로부는 자기 터널 접합(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)을 가지며, 논리 연산시 상기 입력 메모리의 저항과 상기 제 1 논리 회로부의 저항이 비교되어 상기 감지 회로를 통하여 출력되는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. Sensing circuit;
At least one input memory coupled to the sensing circuit and storing input data; And
A first logic circuit portion,
The input memory and the first logic circuit portion has a magnetic tunnel junction (MTJ), and when a logic operation, the resistance of the input memory and the resistance of the first logic circuit portion are compared and output through the sensing circuit. Logic memory circuit characterized in that.
MTJ를 가지는 제 2 논리 회로부를 더 포함하되,
제 1 논리 연산시 상기 논리 회로부들 중 제 1 논리 회로부만 활성화되고, 제 2 논리 연산시 상기 논리 회로부들 중 제 2 논리 회로부만 활성화되며, 상기 입력 데이터의 논리 연산 결과는 상기 감지 회로를 통하여 출력되는 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. The method of claim 9,
Further comprising a second logic circuit portion having an MTJ,
Only a first logic circuit portion of the logic circuit portions is activated during a first logic operation, only a second logic circuit portion of the logic circuit portions is activated during a second logic operation, and a logic operation result of the input data is output through the sensing circuit. Logic memory circuit, characterized in that.
상기 제 1 논리 회로부의 MTJ의 저항 상태와 상기 제 2 논리 회로부의 MTJ의 저항 상태가 다른 것을 특징으로 하는 논리 기억 회로. The method of claim 10, wherein the first logical operation is an AND operation, and the second logical operation is an OR operation.
And a resistance state of the MTJ of the first logic circuit portion and a resistance state of the MTJ of the second logic circuit portion.
상기 입력 메모리를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계;
상기 기준 회로부 및 상기 제 1 논리 회로부를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계; 및
상기 감지 회로가 상기 전류들이 흐름에 따라 상기 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로 및 상기 제 1 논리 회로부의 저항의 합을 비교하여 비교 결과를 제 1 논리 연산의 결과로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 논리 연산 수행 방법. A sense circuit, at least one input memory coupled to the sense circuit and comprising a first MTJ, a reference circuit portion comprising a second MTJ, a first logic circuit portion comprising a third MTJ and a second logic comprising a fourth MTJ A method of performing a logic operation in a logic memory circuit having a circuit portion,
Flowing a current through the input memory;
Flowing a current through the reference circuit portion and the first logic circuit portion; And
And the sensing circuit comparing the sum of the resistance of the input memory and the resistance of the reference circuit and the first logic circuit part as the currents flow and outputting a comparison result as a result of the first logic operation. Logical operation performing method.
상기 입력 메모리를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계;
상기 기준 회로 및 상기 제 2 논리 회로부를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계; 및
상기 감지 회로가 상기 전류들이 흐름에 따라 상기 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로 및 상기 제 2 논리 회로부의 저항의 합을 비교하여 비교 결과를 제 2 논리 연산의 결과로서 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 논리 연산 수행 방법. The method of claim 12,
Flowing a current through the input memory;
Flowing a current through the reference circuit and the second logic circuit portion; And
The sensing circuit comparing the sum of the resistance of the input memory and the resistance of the reference circuit and the second logic circuit portion as the currents flow and outputting a comparison result as a result of the second logic operation; Characteristic method of performing a logical operation.
상기 제 1 논리 회로부의 제 3 MTJ의 저항 상태와 상기 제 2 논리 회로부의 제 4 MTJ의 저항 상태가 다른 것을 특징으로 하는 논리 연산 수행 방법. The method of claim 13, wherein the first logical operation is an AND operation, and the second logical operation is an OR operation.
And a resistance state of the third MTJ of the first logic circuit portion and a resistance state of the fourth MTJ of the second logic circuit portion are different.
제 1 입력 메모리를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계;
상기 기준 회로부를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계;
상기 제 1 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로부의 저항을 비교하여 상기 감지 회로를 통하여 출력하는 단계;
상기 출력된 감지 회로의 출력을 상기 캐시 회로에 저장하는 단계;
제 2 입력 메모리를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계;
상기 기준 회로부를 통하여 전류를 흐르게 하는 단계;
상기 제 2 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로부의 저항을 비교하여 상기 감지 회로를 통하여 출력하는 단계; 및
상기 캐시 회로에 저장된 데이터와 상기 제 2 입력 메모리의 저항과 상기 기준 회로부의 저항을 비교함에 의해 출력된 데이터를 이용하여 논리 연산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 논리 연산 수행 방법. A method for performing logic operations in a logic memory circuit having a sense circuit, a plurality of input memories coupled to the sense circuit and comprising a first MTJ, a reference circuit portion comprising a second MTJ, a cache circuit and an output circuit,
Flowing a current through the first input memory;
Flowing a current through the reference circuit portion;
Comparing the resistance of the first input memory with the resistance of the reference circuit unit and outputting the resistance through the sensing circuit;
Storing the output of the output sense circuit in the cache circuit;
Flowing a current through the second input memory;
Flowing a current through the reference circuit portion;
Comparing the resistance of the second input memory with the resistance of the reference circuit unit and outputting the resistance through the sensing circuit; And
And performing a logic operation using data stored in the cache circuit and data output by comparing a resistance of the second input memory with a resistance of the reference circuit unit.
16. The method of claim 15, wherein the logical operation is an XOR operation or a full adder operation.
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Title |
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Shubham Jain et al., ‘Computing in memory with STT-MRAM’, IEEE Transactions on VLSI Systems, Vol:26,Issue:3, 470~483 page (2018.03.31.) 1부.* * |
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