SRAM单元以及操作该SRAM单元的方法与流程

本公开涉及存储器设备，并且更具体地，涉及基于电荷共享对多比特数据执行乘法累加(mac)运算的静态随机存取存储器(sram)单元以及操作该sram单元的方法。

背景技术：

1、存储器和处理器在冯·诺依曼架构的设备中物理分离。由于存储数据的位置和执行操作的位置不同，因此在存储器与处理器之间交换数据时需要大量的能量(即大量的功率)。可以使用具有内存计算架构的设备来减少由于数据交换而导致的过度能量消耗。

2、例如，具有内存计算架构的设备可以基于电流或使用诸如电容器之类的单独存储元件来执行mac运算。然而，基于电流执行mac运算的设备具有低线性特性(即，非线性)。此外，这些设备制造起来可能很昂贵，占用大量面积，并且无法执行准确的多比特运算。

3、因此，需要开发一种能够以高精度和良好线性度执行多比特运算的设备。

技术实现思路

1、在此描述的本公开的实施例涉及存储器设备，并且更具体地，涉及对多比特数据和权重执行乘法累加(mac)运算的静态随机存取存储器(sram)单元。

2、本公开的实施例提供一种被配置为基于电荷共享来执行mac运算的sram单元。

3、本公开的实施例提供一种被配置为在没有单独存储元件(比如电容器)的情况下执行mac运算的sram单元。

4、根据实施例，一种静态随机存取存储器(sram)单元包括：第一传输门晶体管，包括与第一字线连接的栅电极、与局部位线连接的第一端、以及第二端；第一反相器，包括与第一传输门晶体管的第二端连接的输出端、以及输入端；第二反相器，包括与第一传输门晶体管的第二端连接的输入端、以及输出端；第二传输门晶体管，包括与第二字线连接的栅电极、与第一反相器的输入端和第二反相器的输出端连接的第一端、以及与互补局部位线连接的第二端；第一晶体管，包括与第二传输门晶体管的第一端连接的栅电极、与局部计算线连接的第一端、以及与接地电极连接的第二端；以及第二晶体管，包括与第三字线连接的栅电极、与局部计算线连接的第一端、以及与接地电极连接的第二端。

5、根据实施例，一种存储器设备包括：交叉耦合反相器；第一传输门晶体管，响应于输入数据的lsb将存储在交叉耦合反相器的第一节点上的权重传送到局部位线；第二传输门晶体管，将存储在交叉耦合反相器的第二节点上的互补权重传送到互补局部位线；第一晶体管，响应于互补权重将存储在局部计算线上的电荷输出到接地计算线；第二晶体管，响应于输入数据的msb的反相值将存储在局部计算线上的电荷放电；以及读出电路。响应于互补局部位线的电压，读出电路可以将输出到接地计算线的电荷放电，并且将局部计算线与局部位线电连接。

6、根据实施例，一种存储器设备可以包括：第一sram单元，在第一节点上存储第一权重以及在第二节点上存储第一互补权重，第一sram单元包括：第一传输门晶体管，响应于第一输入数据的lsb将第一权重输出到第一局部位线；第一晶体管，响应于第一互补权重将第一局部计算线与接地电极连接；以及第二晶体管，响应于第一输入数据的msb的反相值将第一局部计算线与接地电极连接；第一读出电路，将第一局部计算线和第一局部位线与全局位线电连接；第二sram单元，在第三节点上存储第二权重以及在第四节点上存储第二互补权重，第二sram单元包括：第三传输门晶体管，响应于第二输入数据的lsb将第二权重输出到第二局部位线；第三晶体管，响应于第二互补权重将第二局部计算线与接地电极连接；以及第四晶体管，响应于第二输入数据的msb的反相值将第二局部计算线与接地电极连接；以及第二读出电路，将第二局部计算线和第二局部位线与全局位线电连接。

技术特征：

1.一种静态随机存取存储器sram单元，包括：

2.根据权利要求1所述的sram单元，其中，通过所述局部计算线、所述第一晶体管和所述第二晶体管的结的结电容是通过所述局部位线和所述第一传输门晶体管的结的结电容的两倍。

3.根据权利要求1所述的sram单元，其中，所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输入端基于输入到所述第一字线的第一信号和输入到所述第二字线的第二信号来存储权重，并且

4.根据权利要求3所述的sram单元，其中，输入数据的最低有效比特lsb被输入到所述第一字线，并且所述输入数据的最高有效比特msb的反相值被输入到所述第三字线。

5.根据权利要求4所述的sram单元，其中，响应于输入到所述第一字线的所述lsb，所述第一传输门晶体管将所述权重传送到所述局部位线或允许维持所述局部位线的初始值。

6.根据权利要求4所述的sram单元，其中，响应于所述互补权重，所述第一晶体管将所述局部计算线与所述接地电极连接或允许维持所述局部计算线的初始值，并且

7.根据权利要求6所述的sram单元，还包括：

8.一种存储器设备，包括：

9.根据权利要求8所述的存储器设备，其中，所述读出电路包括：

10.根据权利要求8所述的存储器设备，还包括：

11.根据权利要求8所述的存储器设备，还包括：

12.根据权利要求11所述的存储器设备，还包括：

13.根据权利要求11所述的存储器设备，还包括：

14.根据权利要求8所述的存储器设备，其中，通过所述局部计算线、所述第一晶体管和所述第二晶体管的结的结电容是通过所述局部位线和所述第一传输门晶体管的结的结电容的两倍。

15.一种存储器设备，包括：

16.根据权利要求15所述的存储器设备，还包括：

17.根据权利要求15所述的存储器设备，还包括：

18.根据权利要求15所述的存储器设备，还包括：

19.根据权利要求15所述的存储器设备，还包括：

20.根据权利要求15所述的存储器设备，其中，通过所述第一局部计算线、所述第一晶体管和所述第二晶体管的结的结电容是通过所述第一局部位线和所述第一传输门晶体管的结的结电容的两倍，并且

技术总结SRAM单元包括：第一传输门晶体管，与第一字线和局部位线连接；第一反相器，包括与第一传输门晶体管连接的输出端、以及输入端；第二反相器，包括与第一传输门晶体管连接的输入端、以及输出端；第二传输门晶体管，与第二字线、第一反相器的输入端和第二反相器的输出端、以及互补局部位线连接；第一晶体管，与第二传输门晶体管、局部计算线和接地电极连接；以及第二晶体管，与第三字线、局部计算线和接地电极连接。技术研发人员：朴钟善,李京镐,金弦峻受保护的技术使用者：三星电子株式会社技术研发日：技术公布日：2024/1/15