基于忆阻器阵列的操作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于忆阻器阵列的操作方法，包括逻辑子单元，所述逻辑子单元包括至少两个输入单元、一个输出单元和至少一个基准单元，所述输入单元包括第一输入阻变单元和第二输入阻变单元，所述输出单元包括第一输出阻变单元，通过适当地将各单元与字线、位线连接，向输入、输出阻变单元和基准单元施加特定的电压脉冲，以简易的方式实现了逻辑运算操作及其重构，实现了存储计算的一体化，不仅减少了所需忆阻器的数量，还提高了逻辑运算的执行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路领域，更具体地，涉及一种基于忆阻器阵列的操作方法，尤其适用于可重构逻辑运算。
技术介绍
传统计算机系统中，通过计算元件进行逻辑运算，并通过存储器对运算结果进行存储。然而，该方法需要先计算，再将计算结果输出到存储器，过程较为复杂。忆阻器是一种新型器件，理想忆阻器既可以用来制作存储器，也可以用来进行逻辑运算，为计算存储一体化提供了实现的可能。忆阻器能记忆电阻，利用其阻变特性可进行计算，并将计算结果以忆阻器的阻态的形式进行保存。例如，定义忆阻器处于高阻状态时为逻辑“1”，在忆阻器上施加高于置位电压阈值的正向置位电压时，忆阻器转变为低阻态。定义忆阻器处于低阻态为逻辑“0”，此时施加低于复位电压阈值的反向复位电压时，忆阻器转变为高阻态。在现有技术中，基于两个忆阻器与一个基准单元(例如电阻)构成逻辑子单元，通过在忆阻器两端施加不同电位的电压，实现MaterialImplication“实质蕴含”(IMP)逻辑((NOTp)ORq)，同时逻辑状态以电阻的形式非易失地存储在忆阻器中，从而实现计算存储一体化。在此基础上，辅以“非”逻辑，可构成操作完备集的技术方案。但是，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在垂直交叉存储单元阵列中的逻辑运算的操作方法，包括逻辑子单元，所述逻辑子单元包括至少两个输入单元、一个输出单元和至少一个基准单元，所述输入单元包括第一输入阻变单元和第二输入阻变单元，所述输出单元包括第一输出阻变单元，其特征在于，步骤S01，将所述第一输入阻变单元的一端耦合到第一位线，所述第二输入阻变单元的一端耦合到第二位线，步骤S03，将所述第一输出阻变单元的一端耦合到第三位线，步骤S05，将所述第一、第二输入阻变单元和第一输出阻变单元的另一端耦合到同一字线，将所述基准单元的一端耦合到所述字线，步骤S07，分别向第一位线、第二位线施加第一电压脉冲，步骤S09，将第三位线耦合到地电压，步...

【技术特征摘要】
1.一种用于在垂直交叉存储单元阵列中的逻辑运算的操作方法，包括逻辑子单元，所述逻辑子单元包括至少两个输入单元、一个输出单元和至少一个基准单元，所述输入单元包括第一输入阻变单元和第二输入阻变单元，所述输出单元包括第一输出阻变单元，其特征在于，步骤S01，将所述第一输入阻变单元的一端耦合到第一位线，所述第二输入阻变单元的一端耦合到第二位线，步骤S03，将所述第一输出阻变单元的一端耦合到第三位线，步骤S05，将所述第一、第二输入阻变单元和第一输出阻变单元的另一端耦合到同一字线，将所述基准单元的一端耦合到所述字线，步骤S07，分别向第一位线、第二位线施加第一电压脉冲，步骤S09，将第三位线耦合到地电压，步骤S11，向所述基准单元的另一端施加第二电压脉冲，使得所述输出阻变单元中的运算结果为逻辑与非运算的结果。2.如权利要求1所述的操作方法，其中在步骤S07之前，还包括步骤S06，对输出阻变单元复位为逻辑“1”，使得所述输出阻变单元中的运算结果等于第一、第二输入阻变单元中所存储的信号的逻辑与非运算结果；或者步骤S06，不对输出阻变单元进行复位，使得所述输出阻变单元中的运算结果等于第一、第二输入阻变单元中所存储的信号的逻辑与非结果与所述输出阻变单元中上一周期所得结果相与的结果。3.如权利要求1所述的操作方法，所述基准单元包括电阻，所述电阻的阻值位于阻变器件的高阻值和低阻值之间。4.如权利要求3所述的操作方法，所述第二电压脉冲落在第一电压脉冲之中，所述第二电压脉冲的宽度小于第一电压脉冲，所述第二电压脉冲幅度为VDD，第一电压脉冲幅度为VDD/2，其中VDD为1.4V。5.如权利要求1所述的操作方法，所述输入、输出阻变单元为阻变存储器，结构为Pt/HfOx/Al2O3/TiN，其中，Pt厚度为100nm，HfOx厚度小于或等于3nm，Al2O3厚度为2nm，TiN厚度为40nm。6.一种用于在垂直交叉存储单元阵列中的逻辑运算的操作方法，包括逻辑子单元，所述逻辑子单元包括至少两个输入单元、一个输出单元和至少一个基准单元，所述输入单元包括第一输入阻变单元和第二输入阻变...

【专利技术属性】
技术研发人员：康晋锋，韩润泽，黄鹏，刘力锋，刘晓彦，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11