具有电荷域被动求和电路的存算一体电路及相关方法与流程

本发明涉及存算一体(compute-in-memory，cim)设计，更具体地，涉及具有电荷域被动求和电路的cim电路以及相关方法。

背景技术：

1、人工智能(artificial intelligence，ai)应用所使用的卷积神经网络(convolutional neural network，cnn)由具有可学习权重的神经元(weight)组成。每个神经元接收ai输入，并对ai输入和权重执行点(dot)积(即卷积运算)。一种传统方法采用中央处理单元(central processing unit，cpu)来处理卷积运算，这不是一种节能的解决方案。另一种传统方法可以采用逐位的(bit-wise)基于电流或基于时间的存算一体(compute-in-memory，cim)电路来处理卷积运算，这既不是节能的解决方案也不是高准确度的解决方案。因此，需要一种低功耗、高准确度的创新cim设计。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种具有电荷域被动求和的cim电路及相关方法。

2、根据本发明的第一方面，公开了示例性cim电路。示例性cim电路包括处理电路。处理电路包括数据选择电路和电荷域被动求和电路(charge-domain passive summationcircuit)。数据选择电路包括存储器阵列以及选择电路。存储器阵列用于储存多个候选权重。选择电路用于从存储在存储器阵列中的多个候选权重中选择目标权重。电荷域被动求和电路用于通过与存储器阵列集成在一起的加权电容器阵列，产生处理电路所接收的输入和存储在存储器阵列中的目标权重的模拟计算结果。

3、根据本发明的第二方面，公开了一种示例性cim方法。该示例性cim方法包括：将多个候选权重存储在存储器阵列中；从多个候选权重中选择目标权重；由与存储器阵列集成在一起的加权电容器阵列执行电荷域被动求和，以产生输入与目标权重的模拟计算结果。其中，电荷域被动求和可以表示在电荷域使用被动元件求和。

4、在阅读了以下对各个附图和附图中示出的优选实施例的详细描述之后，本发明的这些和其他目的对于本领域普通技术人员来说无疑将变得显而易见。

技术特征：

1.一种存算一体cim电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，所述多个候选权重是神经网络的权重。

3.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，所述第一处理电路的第一输入是从外部模拟缓冲器产生的单个模拟信号。

4.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，所述第一目标权重包括多个位，并且所述多个位分别存储在所述存储器阵列中的多个存储单元中。

5.根据权利要求4所述的cim电路，其特征在于，所述第一加权电容器阵列包括多个电容器；所述第一选择电路还用于根据所述多个位，选择性地分别将所述第一输入施加到所述多个电容器中的对应电容器。

6.根据权利要求5所述的cim电路，其特征在于，所述第一选择电路还用于通过参考所述多个位来控制所述第一输入的传输。

7.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的cim电路，其特征在于，所述多个候选权重是神经网络的权重。

9.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，所述第一电荷域被动求和电路的所述第一加权电容器阵列被所述第一存储器阵列中存储的所述多个候选权重共享。

10.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，所述第一存储器阵列包括多个存储单元线，所述多个存储单元线用于存储所述多个候选权重，所述第一选择电路包括：

11.根据权利要求10所述的cim电路，其特征在于，所述多个全局选择开关中的其余全局选择开关被关断。

12.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，所述多个存储器单元包括用于存储所述第一目标权重的多个位的多个第一存储单元；对于所述第一目标权重的多个位中的每个位，所述第一选择电路包括：

13.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，所述第一存储器阵列包括多个存储单元线，所述多个存储单元线用于存储所述多个候选权重，所述第一选择电路包括：

14.根据权利要求13所述的cim电路，其特征在于，所述多个单元选择开关组的其余单元选择开关组的单元选择开关被关断。

15.根据权利要求1所述的cim电路，其特征在于，还包括：

16.根据权利要求15所述的cim电路，其特征在于，所述第一外部模拟缓冲器和所述第二外部模拟缓冲器的校准包括：消除所述第一外部模拟缓冲器和所述第二外部模拟缓冲器之间的缓冲器间失配。

17.根据权利要求16所述的cim电路，其特征在于，所述第一外部模拟缓冲器和所述第二外部模拟缓冲器的校准还包括：将所述第一外部模拟缓冲器和所述第二外部模拟缓冲器中的每个外部模拟缓冲器的转换曲线与预定曲线对齐。

18.根据权利要求15所述的cim电路，其特征在于，神经网络包括多个层，所述cim电路由所述多个层中的每个层使用，并且所述第一外部模拟缓冲器和所述第二外部模拟缓冲器的校准被在每个层执行。

19.一种存算一体cim方法，其特征在于，包括：

20.根据权利要求19所述的cim方法，其特征在于，所述多个候选权重是神经网络的权重。

技术总结存算一体(CIM)电路包括处理电路。处理电路包括数据选择电路和电荷域被动求和电路。数据选择电路包括存储器阵列以及选择电路。存储器阵列储存多个候选权重。选择电路从存储在存储器阵列中的多个候选权重中选择目标权重。电荷域被动求和电路通过与第一存储器阵列集成在一起的第一加权电容器阵列，产生第一处理电路所接收的第一输入和存储在第一存储器阵列中的第一目标权重的第一模拟计算结果。技术研发人员：谢颂恩受保护的技术使用者：联发科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/1