面积有效仿神经电路制造技术

一种仿神经电路包括：第一场效应晶体管，处于在所述第一场效应晶体管的第一栅极和第一漏极之间建立电连接的第一二极管配置。所述仿神经电路还包括：第二场效应晶体管，处于在所述第二场效应晶体管的第二栅极和第二漏极之间建立电连接的第二二极管配置。所述仿神经电路还包括：可变电阻材料，电连接到所述第一漏极和所述第二漏极二者，其中所述可变电阻材料提供可编程电阻值。所述仿神经电路附加地包括：第一结，电连接到所述可变电阻材料并提供到神经元电路的输出的第一连接点；以及第二结，电连接到所述可变电阻材料并提供到所述神经元电路的所述输出的第二连接点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及仿神经电路，更具体地说，涉及使用可变电阻器的仿神经电路 的面积有效(area efficient)实现。
技术介绍
仿神经系统又称为人工神经网络，是允许电子系统基本上以与生物脑相似的方式 运作的计算系统。一般地，仿神经系统不利用操作0和1的传统数字模式。相反，仿神经系 统在处理基元之间创建连接，处理基元的功能基本上等价于生物脑的神经元。仿神经系统 可以包括建模生物神经元的各种电子电路。在生物系统中，神经元的轴突和在另一个神经元上的树突之间的接触点称为突 触，并且关于突触，两个神经元分别称为前突触和后突触。单独的人类经验的要素储存在突 触的电导率中。突触电导率根据前突触和后突触神经元的相对尖峰时间，根据每个尖峰时 间依赖可塑性(STDP)，随时间变化。如果在突触的突触前神经元激发之后突触的突触后神 经元激发，那么STDP增加突触的电导率，并且如果两个激发的次序反转则降低突触的电导 率。另外，该变化依赖于两个事件之间的精确延迟，以便延迟越大，变化的幅度越小。
技术实现思路
因此，本专利技术在第一方面提供一种仿神经电路，该电路包括第一场效应晶体管， 处于在所述第一场效应晶体管的第一栅极和第一漏极之间建立电连接的第一二极管配 置；第二场效应晶体管，处于在所述第二场效应晶体管的第二栅极和第二漏极之间建 立电连接的第二二极管配置；可变电阻材料，电连接到所述第一漏极和所述第二漏极二者，所述可变电阻材料 提供可编程电阻值；第一结，电连接到所述可变电阻材料并提供到神经元电路的输出的第 一连接点；以及第二结，电连接到所述可变电阻材料并提供到所述神经元电路的所述输出 的第二连接点。仿神经电路还可以包括第三结，电连接到所述第一场效应晶体管的第一源极，所 述第三结提供到第二神经元电路的输入的连接点；以及第四结，电连接到所述第二场效应 晶体管的第二源极，所述第四结提供到第三神经元电路的输入的连接点。优选地，制定所述 第一场效应晶体管、所述第一结、所述第三结和所述可变电阻材料的一部分的尺寸以适合 六个特征乘六个特征的第一区域；以及制定所述第二场效应晶体管、所述第二结、所述第四 结和所述可变电阻材料的剩余部分的尺寸以适合六个特征乘六个特征的第二区域，所述第 二区域邻近所述第一区域，以及其中根据用于实现所述仿神经电路的制造方法来制定所述特征的尺寸。优选地，所述第一栅极被电耦合到所述第一结，以提供旁路所述可变电阻材料 的从所述第一结到所述第一栅极的电流路径。优选地，所述第一栅极被电耦合到所述可变 电阻材料，以提供经过所述可变电阻材料的从所述第一结到所述第一栅极的电流路径。优 选地，所述仿神经电路与附加的仿神经电路组合以形成具有外部界面的突触块，所述外部 界面被配置为将到所述突触块的连接均匀分布。优选地，所述可变电阻材料是关于流经所 述第一和第二场效应晶体管的电流具有单独的可编程电阻值的材料的岛，并且所述可变电 阻材料选自下述材料中的一种相变材料、金属氧化物、磁隧道结以及有机薄膜从第二方面看，提供一种仿神经系统，所述系统包括多个突触块，电连接到多个神经元电路块，所述多个突触块包括以纵横配置设置 的多个仿神经电路，每个仿神经电路包括处于二极管配置的场效应晶体管，电连接到可变 电阻材料，所述可变电阻材料提供可编程电阻值；第一结，电连接到所述可变电阻材料和一 个或多个所述神经元电路块的输出；以及第二结，电连接到所述场效应晶体管和一个或多 个所述神经元电路块的输入。优选地，所述多个神经元电路块还包括轴突以输出信号以及 树突以接收信号，对于每个神经元电路块的在共同位置处放置轴突和树突。优选地，多个神 经元电路模块相对于多个突触块以一定角度取向。优选地，至少一个突触块被嵌入至少一 个神经元电路模中。优选地，四个或更多的突触块以平面拼贴(planar tile)配置邻近至 少一个神经元电路块。优选地，突触块是交错的，以便在邻近的突触块之间出现至少一个水 平或垂直连接点的位置移位。在第三方面，提供了一种实现面积有效仿神经系统的方法，所述方法包括以第 一二极管配置连接第一场效应晶体管；以第二二极管配置连接第二场效应晶体管；将所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管电连接到可变电阻材料，所述 可变电阻材料提供可编程电阻值；将第一结连接到所述可变电阻材料以提供到神经元电路的输出的第一连接点；以 及将第二结连接到所述可变电阻材料连接以提供到所述神经元电路的所述输出的第二连 接点。所述方法还可包括将第三结电连接到所述第一场效应晶体管，所述第三结提供 到第二神经元电路的输入的连接点，其中制定所述第一场效应晶体管、所述第一结、所述第 三结和所述可变电阻材料的一部分的尺寸以适合六个特征乘六个特征的第一区域；以及将 第四结电连接到所述第二场效应晶体管，所述第四结提供到第三神经元电路的输入的连接 点，其中制定所述第二场效应晶体管、所述第二结、所述第四结和所述可变电阻材料的剩余 部分的尺寸以适合六个特征乘六个特征的第二区域，所述第二区域邻近所述第一区域，以 及其中根据用于实现所述仿神经电路的制造方法来制定所述特征的尺寸。所述方法还可以 包括提供旁路所述可变电阻材料的从所述第一结到所述第一场效应晶体管的第一栅极的 电流路径。所述方法还包括提供经过所述可变电阻材料的从所述第一结到所述第一场效 应晶体管的第一栅极的电流路径。所述方法还包括组合所述仿神经电路与附加的仿神经 电路以形成突触块；以及将到所述仿神经电路的一个或多个连接偏移以将到所述突触块的 外部界面的所述一个或多个连接均匀分布。在第四方面，提供了一种实现面积有效仿神经系统的方法，所述方法包括将多个 突触块电连接到多个神经元电路块，所述多个突触块包括多个仿神经电路，每个仿神经电路如下实现将处于二极管配置的场效应晶体管电连接到可变电阻材料，所述可变电阻材 料提供可编程电阻值；将第一结电连接到所述可变电阻材料和一个或多个所述神经元电路 块的输出；以及将第二结连接到所述场效应晶体管和一个或多个所述神经元电路块的输 入。优选地，所述多个神经元电路模块还包括轴突以输出信号以及树突以接收信号，并且所 述方法还包括对于每个神经元电路块，在共同的位置处放置轴突和树突。所述方法还可以 包括相对于多个突触块以一定角度定向多个神经元电路块。所述方法还可以包括将至 少一个突触块嵌入在至少一个神经元电路块中。还提供了一种有形的包含在机器可读介质中的设计结构，用于设计、制造或检测 集成电路，所述设计结构包括多个突触块，电连接到多个神经元电路块，所述多个突触块 包括多个仿神经电路，每个仿神经电路包括处于二极管配置的场效应晶体管，电连接到可 变电阻材料，所述可变电阻材料提供可编程电阻值；第一结，电连接到所述可变电阻材料和 一个或多个所述神经元电路块的输出；以及第二结，电连接到所述场效应晶体管和一个或 多个所述神经元电路块的输入。优选地，包括网表并且作为用于集成电路版图(layout)数 据交换的数据格式储存在存储介质上。—个不范性实施例是一种仿神经电路，所述电路包括第一场效应晶体管，处于在 所述第一场效应晶体管的第一栅极和第一漏极之间建立电连接的第一二极管配置。所述仿 神经电路还包括第二场效应晶体管，处于在所述第二场效应晶体管的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·布赖特韦什，C·H·拉姆，D·S·莫德哈，B·拉金德兰，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：