用于执行卷积操作的交叉开关电路的制作方法

本公开的实施方式一般涉及交叉开关电路，更为具体地，涉及用于执行普通二维卷积操作和深度卷积操作的交叉开关电路。

背景技术：

1、交叉开关电路可以指一种电路结构，其具有相互连接的导电线路，在其交叉点之间存储元件，例如电阻开关材料。所述电阻开关材料可以包括，例如，忆阻器(也被称为电阻式随机存取存储器(rram或reram))。交叉开关电路可以用于实现内存内计算应用、非易失性固态存储器、图像处理应用、神经网络等。

技术实现思路

1、以下是本公开的简要技术实现要素：，用于提供对本公开的一些方面的基本理解。发明内容不是本公开的广泛概述。发明内容并非旨在识别本公开的关键或重要因素，也并非旨在说明本公开的特定事项的任何范围或者权利要求的任何范围。发明内容的唯一目的是作为后续呈现的更详细描述的语言简化呈现本公开的一些概念。

2、根据本公开的一个或多个方面，提供了一种用于执行深度卷积操作的装置。所述装置包括连接多个字线和多个位线的多个交叉点器件；以及多个选择线。所述多个选择线包括连接第一组多个交叉点器件的第一选择线和连接第二组多个交叉点器件的第二选择线。所述第一多个交叉点器件包括连接所述多个位线中的第一位线和所述多个字线中的第一字线的第一交叉点器件；以及连接所述多个位线中的第二位线和所述多个字线中的第二字线的第二交叉点器件。所述第二组多个交叉点器件包括连接所述第二字线和第一位线的第三交叉点器件以及连接第三字线和所述第二位线的第四交叉点器件。

3、在一些实施例中，所述装置进一步包括选择逻辑，用于通过所述多个选择线选择性使能所述多个交叉点器件中的一个或多个。

4、在一些实施例中，所述选择逻辑进一步配置为通过所述第一选择线使能所述第一组多个交叉点器件。

5、在一些实施例中，所述选择逻辑进一步配置为通过所述第二选择线使能所述第二组多个交叉点器件。

6、在一些实施例中，所述装置进一步包括编程逻辑配置为：将多个深度卷积核中的第一多个元素映射到第一组多个交叉点器件；以及将多个深度卷积核中的第二多个元素映射到第二组多个交叉点器件。

7、在一些实施例中，所述装置进一步包括连接到所述多个字线的字线逻辑，其中所述字线逻辑配置为：接收使用多个深度卷积核进行卷积的输入数据；生成表示所述输入数据的多个输入信号；以及将所述多个输入信号应用到通过所述选择逻辑使能的所述多个交叉点器件中的一个或多个。

8、在一些实施例中，所述装置进一步包括传感逻辑以基于由所述多个位线输出的多个输出信号生成数字输出，其中所述数字输出表示所述输入数据和所述多个深度卷积核的卷积。

9、在一些实施例中，所述第一组多个交叉点器件进一步包括连接第三字线和第三位线的第五交叉点器件。在一些实施例中，所述第二组多个交叉点器件进一步包括连接第四字线和第三位线的第六交叉点器件。

10、在一些实施例中，所述多个选择线与所述多个位线不平行。

11、在一些实施例中，所述多个选择线与所述多个字线不平行。

12、在一些实施例中，所述多个交叉点器件中的至少一个包括晶体管和忆阻器。

13、在一些实施例中，所述第一选择线和所述第二选择线连接到第一选择寄存器。

14、在一些实施例中，所述第一选择线连接第一选择寄存器，所述第二选择线连接第二选择寄存器。

15、根据本公开的一个或多个方面，提供了一种使用基于交叉开关的装置执行深度卷积的方法。所述方法包括将多个卷积核映射到交叉开关电路中多个交叉点器件；通过所述交叉开关电路中的多个选择线使能所述多个交叉点器件；将表示使用所述多个核进行卷积的输入数据的输入信号应用到所述多个交叉点器件；通过所述交叉开关电路中的多个位线输出表示所述输入数据和所述核卷积结果的多个输出信号，其中所述多个选择线包括连接第一组多个交叉点器件的第一选择线和连接第二组多个交叉点器件的第二选择线。所述一组多个交叉点器件包括连接第一字线和第一位线的第一交叉点器件和连接第二字线和第二位线的第二交叉点器件。所述第二组多个交叉点器件包括连接所述第二字线和所述第一位线的第三交叉点器件；以及连接第三字线和所述第二位线的第四交叉点器件。

16、在一些实施例中，所述多个卷积核包括用于执行深度卷积操作的多个深度卷积核。

17、在一些实施例中，将所述多个核映射到所述交叉开关电路中多个交叉点器件包括：将所述第一交叉点器件的电导值编程到表示所述多个核中第一核的第一元素的第一值；以及将所述第一交叉点器件的电导值编程到表示所述多个核中第二核的第一元素的第二值。

18、在一些实施例中，将所述多个核映射到所述交叉开关电路中多个交叉点器件进一步包括：将所述第三交叉点器件的电导值编程到表示所述第一核的第二元素的第三值；和将所述第四交叉点器件的电导值编程到表示所述第二核的第二元素的第四值。

19、在一些实施例中，通过所述多个选择线使能所述多个交叉点器件，包括将第一选择电压应用到所述第一选择线以使能所述第一组交叉点器件。

20、在一些实施例中，通过所述多个选择线使能所述多个交叉点器件，包括将第二选择电压应用到所述第二选择线以使能所述第二组交叉点器件。

21、在一些实施例中，将表示使用所述多个核进行卷积的输入数据的输入信号应用到所述多个交叉点器件包括：通过所述交叉开关电路中的第一字线将第一输入信号应用到所述第一交叉点器件；以及通过所述交叉开关电路中的第二字线将第二输入信号应用到所述第二交叉点器件，其中所述第一输入信号表示所述输入数据中第一通道的第一部分，所述第二输入信号表示所述输入数据中第二通道的第二部分。

22、在一些实施例中，所述方法进一步包括：从存储器件中检索以连续地址存储的第一数据项和第二数据项，其中第一输入信号表示第一数据项，所述第二输入信号表示第二数据项。

23、根据本公开的一些实施例中，提供了一种用于执行普通二维卷积操作和深度卷积操作的装置。所述装置包括：第一多个交叉点器件的第一交叉开关电路；第二多个交叉点器件的第二交叉开关电路；以及通过多个字线连接到所述第一交叉开关电路和所述第二交叉开关电路的字线逻辑。在一些实施例中，所述字线逻辑被配置为通过所述多个字线向所述第一交叉开关电路和所述第二交叉开关电路提供多个输入信号。所述输入信号可以表示使用多个二维卷积核和多个深度卷积核进行卷积的输入数据。

24、所述装置进一步包括连接到所述第一交叉开关电路的第一多个位线和连接到所述第二交叉开关电路的第二多个位线。所述第一交叉开关电路可以配置为通过所述第一多个位线输出表示所述输入数据和所述多个二维卷积核的卷积结果的第一多个输出信号。所述第二交叉开关电路配置为通过所述第二多个位线输出表示所述输入数据和所述多个深度卷积核的卷积结果的第二多个输出信号。

25、在一些实施例中，所述第二多个输出信号包括通过第一位线输出的第一输出信号和通过第二位线输出的第二输出信号。所述第一输出信号表示所述输入数据的第一通道和第一深度卷积核的卷积。所述第二输出信号表示所述输入数据的第二通道和第二深度卷积核的卷积。

26、在一些实施例中，所述装置进一步包括：第一选择逻辑配置为通过第一多个选择线选择性使能所述第一交叉开关电路中第一多个交叉点器件中的一个或多个；以及第二选择逻辑配置为通过第二多个选择线选择性使能所述第二交叉开关电路中第二多个交叉点器件中的一个或多个。

27、在一些实施例中，所述第二多个选择线包括连接第一组第二多个交叉点器件的第一选择线。所述第一组第二多个交叉点器件包括：连接所述多个位线中第一位线和所述多个字线中第一字线的第一交叉点器件；以及连接所述多个位线中第二位线和所述多个字线中第二字线的第二交叉点器件。

28、在一些实施例中，所述第二多个选择线包括连接第二组第二多个交叉点器件的第二选择线。所述第二组第二多个交叉点器件包括：连接第三字线和第一位线的第三交叉点器件；以及连接第四字线和第二位线的第四交叉点器件。

29、在一些实施例中，所述第二选择逻辑包括连接所述第一选择线的选择寄存器。

30、在一些实施例中，所述选择寄存器可以进一步连接到所述第二多个选择线中的一个或多个其它选择线。

31、在一些实施例中，所述第二选择逻辑配置为通过向所述第一选择线施加第一选择电压使能所述第一组第二多个交叉点器件。

32、在一些实施例中，所述第二选择逻辑配置为通过向所述第二选择线施加第二选择电压使能所述第二组第二多个交叉点器件。

33、在一些实施例中，所述装置进一步包括编程电路，配置为：将所述第一多个交叉点器件中的一个或多个编程为存储所述二维卷积核；以及将所述第二多个交叉点器件中的一个或多个编程为存储多个深度卷积核。

34、在一些实施例中，所述装置进一步包括传感逻辑以基于所述第一多个输出信号和所述第二多个输出信号生成数字输出。在一些实施例中，所述第二多个交叉点器件中的至少一个包括晶体管和忆阻器。

35、在一些实施例中，至少一个其它字线可以位于所述第一字线和所述第二字线之间。

36、根据本公开的一些实施例中，提供了一种用于执行卷积的方法。所述方法包括：通过所述基于交叉开关的装置中的字线逻辑向所述基于交叉开关的装置中第一交叉开关电路和第二交叉开关电路提供多个输入信号，其中所述多个输入信号表示使用多个二维卷积核和多个深度卷积核进行卷积的输入数据；使用所述第一交叉开关电路输出表示所述输入数据和所述多个二维卷积核的卷积结果的第一多个输出信号；以及使用所述第二交叉开关电路输出表示所述输入数据和所述多个深度卷积核的卷积结果的第二多个输出信号。

37、在一些实施例中，用于执行卷积的方法进一步包括：将所述第一交叉开关电路中第一多个交叉点器件编程为存储所述多个二维卷积核。

38、在一些实施例中，用于执行卷积的方法进一步包括：通过所述基于交叉开关装置中的第一多个选择线使能所述第一交叉开关电路中的第一多个交叉点器件；以及通过所述基于交叉开关的装置中第一多个位线输出所述第一多个输出信号。

39、在一些实施例中，用于执行卷积的方法进一步包括：将所述第二交叉开关电路中第二多个交叉点器件编程为存储所述多个深度卷积核。

40、在一些实施例中，用于执行卷积的方法进一步包括：通过所述基于交叉开关装置中的第二多个选择线使能所述第二交叉开关电路中的第二多个交叉点器件；以及通过所述基于交叉开关的装置中第二多个位线输出所述第二多个输出信号。

41、在一些实施例中，将所述第二交叉开关电路中所述第二多个交叉点器件编程为存储多个深度卷积核包括：将第一交叉点器件编程为存储第一核的第一元素，其中所述第一交叉点器件连接第一位线和第一字线；以及将所述第二交叉点器件编程为存储所述第二核的第一元素，其中所述第二交叉点器件连接第二位线和第二字线。

42、在一些实施例中，使能所述第二多个交叉点器件包括通过所述第二多个选择线中的第一选择线使能所述第一交叉点器件和所述第二交叉点器件。