乘积和运算装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种乘积和运算装置。乘积和运算装置包括具有编码器电路以及多个反向器的模拟数字转换电路，多个反向器的临界电压依据激活函数的分类阈值设定，多个反向器反应模拟乘积和信号而产生多个位信号，编码器电路对多个位信号进行编码以产生数字信号。个位信号进行编码以产生数字信号。个位信号进行编码以产生数字信号。

【技术实现步骤摘要】
乘积和运算装置


[0001]本专利技术涉及一种运算装置，尤其涉及一种乘积和运算装置。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，各式半导体装置不断推陈出新。一种新颖的半导体装置可以执行运算，例如是乘积和(sum
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of
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product)运算。乘积和运算对于人工智能技术(Artificial Intelligence)而言具备相当大的用途。
[0003]在模拟神经网络中，常需对上一层结点的输出做非线性转换，以使模拟神经网络能处理非线性的问题。在电路实施上，模拟神经网络会先进行模拟数字转换(A
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to
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D conversion)，再进行激活函数运算，然复杂的激活函数常对应地需要使用高精确度的模拟数字转换器，而使得制造成本增加或模拟神经网络的效能不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种乘积和运算装置，可降低对模拟数字转换器的精确度要求，有效提高模拟神经网络的效能。
[0005]本专利技术的乘积和运算装置。乘积和运算装置包括具有编码器电路以及多个反向器的模拟数字转换电路，多个反向器的临界电压依据激活函数的分类阈值设定，多个反向器反应模拟乘积和信号而产生多个位信号，编码器电路对多个位信号进行编码以产生数字信号。
[0006]基于上述，本专利技术实施例的乘积和运算装置包括具有编码器电路以及多个反向器的模拟数字转换电路，多个反向器的临界电压可依据激活函数的分类阈值设定，多个反向器可反应模拟乘积和信号而产生多个位信号，编码器电路可对多个反向器提供的多个位信号进行编码以产生数字信号。如此依据激活函数的分类阈值设定多个反向器的临界电压，可在进行模拟数字转换的同时完成激活函数的运算，进而降低对模拟数字转换器的精确度要求，有效提高模拟神经网络的效能。
[0007]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0008]图1是依照本专利技术一实施例所绘示的乘积和运算装置的电路方块示意图。
[0009]图2A是习知技术的一种激活函数与模拟数字转换的量化转移点的示意图。
[0010]图2B是依照本专利技术一实施例所绘示的激活函数与模拟数字转换的量化转移点的示意图。
[0011]图3是依照本专利技术一实施例所绘示的反向器的电路示意图。
[0012]图4是依照本专利技术另一实施例所绘示的乘积和运算装置的电路方块示意图。
[0013]图5是依照本专利技术另一实施例所绘示的乘积和运算装置的电路方块示意图。
[0014]图6是依照本发另一实施例所绘示的控制电压产生电路的电路方块示意图。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术之内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本专利技术确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的组件/构件，系代表相同或类似部件。
[0016]以下请参照图1，图1是依照本专利技术一实施例所绘示的乘积和运算装置的电路方块示意图。乘积和运算装置可用以执行类神经网络运算，其可例如为人工智能运算装置或边缘运算装置，乘积和运算装置包括乘积和运算电路102以及模拟数字转换电路104，乘积和运算电路102耦接模拟数字转换电路104。乘积和运算电路102可将多个权重信号SC1～SCN与多个模拟输入信号SA1～SAN进行乘积和运算，其中N为正整数，以输出模拟乘积和信号SMA1。模拟数字转换电路104则可将模拟乘积和信号SMA1转为数字信号SB1。
[0017]进一步来说，模拟数字转换电路104可包括多个反向器InV1～InV15以及编码器电路106，各个反向器InV1～InV15的输入端与输出端分别耦接乘积和运算电路102与编码器电路106。各个反向器InV1～InV15分别具有不同的临界电压，此临界电压对应于模拟转数字转换器各阶量化转换电压，而可反应模拟乘积和信号SMA1而产生对应的模拟转数字输出的位信号。举例来说，在本实施例中，反向器InV1的临界电压可用以产生最低位信号，而反向器InV15的临界电压可用以产生最高位信号。反向器InV1～InV15所产生的位信号可例如构成温度计码(然不以此为限)，以表示模拟乘积和信号SMA1的信号值。在本实施例中，反向器InV1～InV15的临界电压可依据激活函数的分类阈值设定，以在进行模拟数字转换的同时完成激活函数的运算，进而降低对模拟数字转换器的精确度要求，有效提高模拟神经网络的效能。
[0018]举例来说，图2A是习知技术的一种激活函数与模拟数字转换器的量化转换点的示意图。图2B是依照本专利技术一实施例所绘示的激活函数与模拟数字转换电路的量化转换点的示意图。其中图2A与图2B所示的激活函数为Tanh函数，然不以此为限，在其他实施例中，激活函数也可为其他函数，例如Sigmoid函数。如图2A所示，在习知技术中，模拟数字转换器的量化转换点在横轴(模拟数字转换器的输入电压)上为等距分布，为配合后端的激活函数运算，需对应使用高位的模拟数字转换器(至少需5位分辨率的模拟数字转换器，才能满足33阶的量化需求)。而在图2B实施例中，通过依据激活函数的分类阈值设定多个反向器InV1～InV15的临界电压，可进行非线性的模拟数字转换，而将模拟数字转换电路104的量化转换点分配在激活函数的分类点(分类阈值)上(使模拟数字转换电路104的量化转换点在纵轴(模拟数字转换电路104的输出)上为等距分布)，以在进行模拟数字转换的同时完成激活函数的运算。如图2B所示，相较于图2A的习知技术，对模拟数字转换器的量化需求降低为11阶，而可有效地降低对模拟数字转换器的精确度要求，提高模拟神经网络的效能。
[0019]进一步来说，各个反向器InV1～InV15的实施方式可如图3所示，在图3实施例中，以反向器InV1进行说明，反向器InV2～InV15可以相同的方式实施。在图3中，反向器InV1可包括P型晶体管M1以及N型晶体管M2，P型晶体管M1以及N型晶体管M2耦接于操作电压VC与参考电压之间，(在本实施例中参考电压为接地电压，然不以此为限。P型晶体管M1以及N型晶体管M2的栅极耦接乘积和运算电路102，以接收模拟乘积和信号SMA1。P型晶体管M1以及N型
晶体管M2的共同接点耦接编码器电路106，反向器InV1可反应模拟乘积和信号SMA1于P型晶体管M1以及N型晶体管M2的共同接点上产生对应的位信号ST1。如上所述，反向器InV1～InV15具有不同的临界电压，而可依据激活函数的分类阈值进行设定，在本实施例中，各个反向器InV1～InV15的临界电压反应P型晶体管M1与N型晶体管M2的通道宽度长度比不同而有所不同，亦即各个反向器InV1～InV15的临界电压可透过调整P型晶体管M1与N型晶体管M2的通道宽度长度比来设计。例如可使各反向器InV1～InV15的P型晶体管M1具有相同的通道宽度，各反向器的N型晶体管M2具有相同的通道宽度，并透过使各反向器InV1～InV15的P型晶体管M1与N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乘积和运算装置，其特征在于，包括：乘积和运算电路，将多个权重信号与多个模拟输入信号进行乘积和运算，以输出模拟乘积和信号；以及模拟数字转换电路，耦接所述乘积和运算电路，将所述模拟乘积和信号转为数字信号，所述模拟数字转换电路包括：多个反向器，耦接所述乘积和运算电路，所述多个反向器的临界电压依据激活函数的分类阈值设定，所述多个反向器反应所述模拟乘积和信号而产生多个位信号：以及编码器电路，耦接所述多个反向器，对所述多个位信号进行编码以产生所述数字信号。2.根据权利要求1所述的乘积和运算装置，其特征在于，各反向器包括：P型晶体管：以及N型晶体管，与所述P型晶体管串接于操作电压与参考电压之间，所述P型晶体管与所述N型晶体管的栅极耦接所述乘积和运算电路，各反向器对应的位信号产生于所述P型晶体管与所述N型晶体管的共同接点上。3.根据权利要求2所述的乘积和运算装置，其特征在于，各反向器的临界电压反应所述P型晶体管与所述N型晶体管的通道宽度长度比不同而有所不同。4.根据权利要求3所述的乘积和运算装置，其特征在于，各反向器的P型晶体管具有相同的通道宽度，各反向器的N型晶体管具有相同的通道宽度。5.根据权利要求1所述的乘积和运算装置，其特征在于，所述乘积和运算电路包括：乘法电路，接收所述多个模拟输入信号以及所述多个权重信号，对所述多个权重信号与所述多个模拟输入信号进行乘法运算，以产生多个乘积信号；以及加法电路，耦接所述乘法电路，将所述多个乘积信号相加，以产生所述模拟乘积和信号。6.根据权利要求5所述的乘积和运算装置，其特征在于，所述加法电路包括：第一比较器，其正输入端接收所述多个乘积信号，所述第一比较器的负输入端耦接参考电压，所述第一比较器的输出端耦接所述多个反向器的输入端；以及回授电阻，耦接于所述第一比较器的正输入端与输出端之间，所述第一比较器的输出端输出所述模拟乘积和信号。7.根据权利要求6所述的乘积和运算装置，其特征在于，所述乘法电路包括：多个第一电流源，分别受控于一控制电压而提供多个电流；多个第一开关，耦接对应的所述多个第一电流源，所述多个第一开关的导通状态受控于所述多个模拟输入信号；电流镜电路，耦接所述多个第一开关，所述电流镜电路具有多个输出端，所述电流镜电路依据导通的所述多个第一开关提供的电流自所述多个输出端提供多个电流；...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏纯贤，
申请(专利权)人：神盾股份有限公司，
类型：发明
国别省市：