基于铁电晶体管的存内按位逻辑计算电路结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于铁电晶体管的存内按位逻辑计算电路结构，该电路结构包括至少一个晶体管的电路结构单元所组成的阵列电路、字线驱动电路、位线驱动电路、感测电路和其他外围电路，其中，字线驱动电路驱动阵列电路的第一字线、第二字线和第三字线；位线驱动电路驱动阵列电路的位线，感测电路读取和分析阵列电路的位线；其他外围电路连接外部信号和感测电路，根据外部信号的输入及感测电路的输出，计算得到逻辑结果。该电路结构利用铁电晶体管的高开关比等特性以及位线残余电荷的回收技术，实现高效的存内逻辑计算操作。

【技术实现步骤摘要】
基于铁电晶体管的存内按位逻辑计算电路结构
本专利技术涉及非易失存储器的存内计算
，特别涉及一种基于铁电晶体管的存内按位逻辑计算电路结构单元、阵列电路以及电路。
技术介绍
存内计算主要解决的是数据密集型应用中冯诺依曼架构所遇到的“内存墙”问题，它通过直接在存储器内进行运算，减少了与计算单元间的数据传输，从而提升能量、延时性能。存内按位逻辑计算作为存内计算的一个子集，同样适用于多种大量使用按位逻辑的应用，如数据库、数据加解密、图像处理等。存内按位逻辑计算已在基于各种器件的一些存储阵列中实现，如基于静态随机存储器(SRAM,staticrandom-accessmemory)(参考论文A.Agrawaletal,"X-SRAM:EnablingIn-MemoryBooleanComputationsinCMOSStaticRandomAccessMemories,"inIEEETCAS-I:RegularPapers,vol.65,no.12,pp.4219-4232,Dec.2018.)、基于动态随机存储器(DRAM,dynamicr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路结构单元，其特征在于，包括：第一晶体管，第二晶体管，位线，第一字线，第二字线和第三字线，其中，/n所述第一晶体管的漏极与所述第一字线相连，所述第一晶体管的栅极与所述第二字线相连，所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的漏极相连；/n所述第二晶体管为铁电晶体管，所述第二晶体管的栅极与所述第三字线相连，所述第二晶体管的源极与所述位线相连，所述存内按位逻辑计算电路通过所述铁电晶体管的铁电材料极化特性存储数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种电路结构单元，其特征在于，包括：第一晶体管，第二晶体管，位线，第一字线，第二字线和第三字线，其中，
所述第一晶体管的漏极与所述第一字线相连，所述第一晶体管的栅极与所述第二字线相连，所述第一晶体管的源极与所述第二晶体管的漏极相连；
所述第二晶体管为铁电晶体管，所述第二晶体管的栅极与所述第三字线相连，所述第二晶体管的源极与所述位线相连，所述存内按位逻辑计算电路通过所述铁电晶体管的铁电材料极化特性存储数据。


2.一种阵列电路，其特征在于，包括多个如权利要求1所述的电路结构单元，各个电路结构单元通过电气连接的方式组合成若干行若干列的布局方式，其中，同一行的电路结构单元的第一字线相连、第二字线相连、第三字线相连，同一列的电路结构单元的位线相连。


3.一种基于铁电晶体管的存内按位逻辑计算电路结构，其特征在于，包括如权利要求2所述的阵列电路，字线驱动电路，位线驱动电路，感测电路和其他外围电路，其中，
所述字线驱动电路驱动所述阵列电路的第一字线、第二字线和第三字线；
所述位线驱动电路驱动所述阵列电路的位线，所述感测电路读取和分析所述阵列电路的位线；
所述其他外围电路连接外部信号和所述感测电路，根据所述外部信号的输入及所述感测电路的输出，计算得到逻辑结果。


4.根据权利要求3所述的存内按位逻辑计算电路结构，其特征在于，在对任一行所存储的数据复制至目标行时，首先将所述位线置为预设电位；其次将被复制行的第一字线的电压置为低电平，并控制被复制行的第二字线的电压使其第一晶体管导通；最后通过控制所述目标行的第三字线电压以写入结果。


5.根据权利要求3所述的存内按位逻辑计算电路结构，其特征在于，在对任一行所存储的数据进行按位取反或对任意多行所存储的数据进行按位与非操作时，首先将所有位线置为预设电位；其次将各个数据来源行的第一字线的电压置为高电平，并控制所述各个数据来源行的第二字线的电压使其第一晶体管导通；通过观察各个位线的电压、电流或电荷的变化情况推导出所述数据来源行的按位取反的结果或按位与非的结果。


6.根据权利要求3所述的存内按位逻辑计算电路结构，其特征在于，在对任意行所存储的数据进行按位与操作时，首先将所有位线置为预设电位；其次将各个数据来源行的第一字线的电压置为低电平，并控制所述各个数据来源行的第二字线的电压使其第一晶体管导通；通过观察各个位线的电压、电流或电荷的变化情况推导出所述数据来源行的按位与...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学清，唐文骏，李旻谚，薛博文，刘勇攀，杨华中，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11