存内计算结果的读出电路、读出方法及存储器与流程

本申请涉及存内计算，特别是涉及一种存内计算结果的读出电路、存内计算结果的读出方法及存储器。

背景技术：

1、基于铁电阵列的存储器具有读写速度快、功耗低、非易失性等特点。同时，铁电阵列是一种具有铁电电容滞回性的存储器，利用不同控制电压下的多值存储器，相对于只存储二进制信息的存储器更适合结合算法计算。在进行神经网络的矩阵运算时，利用电容中的电量而非电阻值来存储神经网络算法中的节点权重，通过电容中电荷的再分布实现矩阵相乘。在数据输出阶段，可通过读取存储器的线性电流得到矩阵计算结果。较常用的读取方法是在存储阵列的源线sl上读取电流，再转换成电压后处理。然而，利用运放读取源线sl电流会受栅极产生的小电流影响，且若在同一字线wl上存在受耗或被击穿器件，会使源线sl产生巨大电流，在进行多器件读取时可能会由于误差造成读取数值不够准确。

2、针对相关技术中存在的通过读取铁电存储阵列的源线电流得到存内计算结果准确度较低的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、在本实施例中提供了一种存内计算结果的读出电路、存内计算结果的读出方法及存储器，以解决相关技术中存在的通过读取铁电存储阵列的源线电流得到存内计算结果准确度较低的问题。

2、第一个方面，在本实施例中提供了一种存内计算结果的读出电路，所述电路包括依次连接的钳位电路、电流镜电路、放大电路以及模数转换电路，所述钳位电路、电流镜电路与铁电存储阵列的位线相连接，所述模数转换电路与控制器相连接；

3、所述钳位电路用于将所述位线的电压锁定为预设电压；

4、所述电流镜电路用于基于所述预设电压对所述位线的电流进行采样，并将获取的采样电流转换为对应的采样电压；

5、所述放大电路用于放大所述采样电压；

6、所述模数转换电路用于将放大处理后的所述采样电压进行模数转换，得到转换电压并发送至所述控制器，所述控制器基于所述转换电压得到对应的存内计算结果。

7、在其中的一些实施例中，所述电流镜电路包括互相连接的第一支路和第二支路，所述第一支路连接所述位线，所述第二支路连接所述采样电压的输出端；

8、所述第一支路用于获取所述位线的采样电流；

9、所述第二支路用于复制所述第一支路的采样电流，并将所述采样电流转换为对应的采样电压。

10、在其中的一些实施例中，所述第一支路包括三极管q1，所述第二支路包括三极管q2、q3和采样电阻，所述三极管q1与三极管q2共发射极连接并连接电源端，所述三极管q1与三极管q2共基极连接并连接所述三极管q3的发射极，所述三极管q3的基极连接所述三极管q1的集电极和所述位线；所述三极管q2的集电极通过所述采样电阻接地；所述三极管q3的集电极接地。

11、在其中的一些实施例中，所述放大电路包括多级放大电路。

12、在其中的一些实施例中，所述电路还包括隔离传输电路和滤波电路，所述隔离传输电路与所述电流镜电路、所述放大电路连接；所述滤波电路与所述放大电路、所述模数转换电路连接；

13、所述隔离传输电路用于将所述采样电压隔离传输至所述放大电路；

14、所述滤波电路用于基于所述模数转换电路的采样频率，对放大后的所述采样电压进行滤波。

15、在其中的一些实施例中，所述隔离传输电路包括运算放大器u1和电阻r21，所述电阻r21的一端连接所述采样电压的输入端，所述电阻r21的另一端连接所述运算放大器u1的同相输入端；所述运算放大器u1的反相输入端连接所述运算放大器u1的输出端。

16、在其中的一些实施例中，所述钳位电路包括固定电阻r1、可变电阻r2和运算放大器u4，所述固定电阻r1的一端连接电源端，所述固定电阻r1的另一端连接所述可变电阻r2的一端，所述可变电阻r2的另一端接地，所述可变电阻r2的可变端连接所述运算放大器u4的同相输入端，所述运算放大器u4的反相输入端连接所述位线，所述运算放大器u4的输出端连接所述电流镜电路。

17、在其中的一些实施例中，所述模数转换电路包括二极管d1和模数转换芯片，所述二极管d1的正极接地，所述二极管d1的负极连接所述模数转换芯片的输入端，所述模数转换芯片与所述控制器之间通过三线spi总线通信。

18、第二个方面，在本实施例中提供了一种存内计算结果的读出方法，所述方法应用于铁电存储阵列，所述铁电存储阵列包括阵列排布的存储单元，以及与每个存储单元连接的字线和位线，所述方法包括：

19、对于待读取计算结果的位线，基于预先确定的至少一个存储单元对应的字线电压，依次控制所述存储单元与所述位线的连接导通；

20、基于第一个方面所述的存内计算结果的读出电路，依次获取各存储单元与所述位线的连接导通时所述位线的转换电压；

21、在所述转换电压线性递增且增量大于预设阈值的情况下，确定所述转换电压的最大值为所述位线对应的存内计算结果；

22、在所述转换电压无增加或增量小于所述预设阈值的情况下，确定所述转换电压为无效数据。

23、第三个方面，在本实施例中提供了一种存储器，所述存储器包括铁电存储阵列，以及如第一个方面所述的存内计算结果的读出电路。

24、与相关技术相比，在本实施例中提供的存内计算结果的读出电路，包括依次连接的钳位电路、电流镜电路、放大电路以及模数转换电路，其中钳位电路、电流镜电路与铁电存储阵列的位线相连接，模数转换电路与控制器相连接；通过钳位电路将位线的电压锁定为预设电压，锁定电压不受输出端干扰，保证输出电压的稳定性；通过电流镜电路基于预设电压对位线的电流进行采样，并将获取的采样电流转换为对应的采样电压，将较小的采样电流转换成较大的电压，提高了采样精度和位线电流的识别准确率；通过放大电路放大采样电压，将采样电压放大至模数转换电路对应的检测范围；通过模数转换电路将放大处理后的采样电压进行模数转换，得到转换电压并发送至控制器，控制器基于该转换电压得到对应的存内计算结果，通过读取位线电流获得存内计算结果，解决了相关技术中存在的通过读取铁电存储阵列的源线sl电流得到存内计算结果准确度较低的问题。

25、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

技术特征：

1.一种存内计算结果的读出电路，其特征在于，所述电路包括依次连接的钳位电路、电流镜电路、放大电路以及模数转换电路，所述钳位电路、电流镜电路与铁电存储阵列的位线相连接，所述模数转换电路与控制器相连接；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流镜电路包括互相连接的第一支路和第二支路，所述第一支路连接所述位线，所述第二支路连接所述采样电压的输出端；

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一支路包括三极管q1，所述第二支路包括三极管q2、q3和采样电阻，所述三极管q1与三极管q2共发射极连接并连接电源端，所述三极管q1与三极管q2共基极连接并连接所述三极管q3的发射极，所述三极管q3的基极连接所述三极管q1的集电极和所述位线；所述三极管q2的集电极通过所述采样电阻接地；所述三极管q3的集电极接地。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述放大电路包括多级放大电路。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括隔离传输电路和滤波电路，所述隔离传输电路与所述电流镜电路、所述放大电路连接；所述滤波电路与所述放大电路、所述模数转换电路连接；

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述隔离传输电路包括运算放大器u1和电阻r21，所述电阻r21的一端连接所述采样电压的输入端，所述电阻r21的另一端连接所述运算放大器u1的同相输入端；所述运算放大器u1的反相输入端连接所述运算放大器u1的输出端。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述钳位电路包括固定电阻r1、可变电阻r2和运算放大器u4，所述固定电阻r1的一端连接电源端，所述固定电阻r1的另一端连接所述可变电阻r2的一端，所述可变电阻r2的另一端接地，所述可变电阻r2的可变端连接所述运算放大器u4的同相输入端，所述运算放大器u4的反相输入端连接所述位线，所述运算放大器u4的输出端连接所述电流镜电路。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述模数转换电路包括二极管d1和模数转换芯片，所述二极管d1的正极接地，所述二极管d1的负极连接所述模数转换芯片的输入端，所述模数转换芯片与所述控制器之间通过三线spi总线通信。

9.一种存内计算结果的读出方法，其特征在于，所述方法应用于铁电存储阵列，所述铁电存储阵列包括阵列排布的存储单元，以及与每个存储单元连接的字线和位线，所述方法包括：

10.一种存储器，其特征在于，所述存储器包括铁电存储阵列，以及如权利要求1至权利要求8任一所述的存内计算结果的读出电路。

技术总结本申请涉及一种存内计算结果的读出电路、读出方法及存储器，该电路包括依次连接的钳位电路、电流镜电路、放大电路以及模数转换电路，钳位电路、电流镜电路与铁电存储阵列的位线连接，模数转换电路与控制器连接；钳位电路用于将位线的电压锁定为预设电压；电流镜电路用于基于预设电压对位线的电流进行采样，并转换为对应的采样电压；放大电路用于放大采样电压；模数转换电路用于将放大处理后的采样电压进行模数转换，得到转换电压并发送至控制器，控制器基于转换电压得到对应的存内计算结果，解决了相关技术中存在的通过读取铁电存储阵列的源线电流得到存内计算结果准确度较低的问题。技术研发人员：刘志威,胡塘,闫力,玉虓,任嵩楠,李相迪,郝春玲,王锡尔,韩根全受保护的技术使用者：之江实验室技术研发日：技术公布日：2024/1/16