半导体装置制造方法及图纸

提供一种新颖结构的半导体装置。该半导体装置包括多个存储电路、切换电路及运算电路。多个存储电路分别具有保持权重数据的功能以及向第一布线输出权重数据的功能。切换电路具有切换多个第一布线的任一个与第二布线的导通状态的功能。运算电路具有利用输入数据和供应到第二布线的权重数据进行运算处理的功能。存储电路设置在包括第一晶体管的第一层。切换电路及运算电路设置在包括第二晶体管的第二层。第一层是与第二层不同的层。层。第一层是与第二层不同的层。层。第一层是与第二层不同的层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置


[0001]本说明书说明半导体装置等。
[0002]注意，本专利技术的一个方式不局限于上述
作为本说明书等所公开的本专利技术的一个方式的
的例子，可以举出半导体装置、摄像装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、显示系统、电子设备、照明装置、输入装置、输入/输出装置、其驱动方法或者其制造方法。

技术介绍

[0003]具有包括CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等的半导体装置的电子设备已经普及。为了使上述电子设备快速处理大量数据，有关提升半导体装置性能的技术开发日益火热。作为实现高性能化的技术，可以举出使GPU(Graphics Processing Unit：图形处理器)等加速器与CPU紧密结合的所谓的SoC(System on Chip：系统芯片)化技术。在通过SoC化实现了高性能化的半导体装置中，有发热及功耗增大的问题。
[0004]在AI(Artificial Intelligence)技术中，计算量及参数量庞大，所以运算量增大。运算量增大为发热及功耗增大的主要原因，因此人们已在积极提出用来降低运算量的体系结构。作为典型体系结构，可以举出Binary Neural Network(BNN)及Ternary Neural Network(TNN)，它们对缩小电路规模和实现低功耗特别有效(例如参照专利文献1)。[先行技术文献][专利文献][0005][专利文献1]国际专利申请公开第2019/078924号

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0006]在AI技术运算中，由于以庞大的次数反复进行利用权重数据和输入数据的积和运算，所以要求运算处理的高速化。存储单元阵列需要保持大量的权重数据及中间数据。在保持大量的权重数据及中间数据的存储单元阵列中，通过位线向运算电路读出权重数据及中间数据。由于读出权重数据及中间数据的频率较高，存储单元阵列与运算电路间的带宽可能会限制工作速度。
[0007]通过提高存储单元阵列与运算电路间的布线的并行数，可以以高带宽进行存储单元阵列与运算电路的连接，因此有利于运算处理的高速化。但是，由于运算电路与存储单元阵列间的布线数量增加，有可能会导致外围电路的面积大幅增加。
[0008]另外，在AI技术的运算中，如何尽量减少位线的充放电能量在实现低功耗化上十分重要。
[0009]缩短位线能够有效地减少位线的充放电能量。但是，由于交替地配置运算电路和存储单元阵列，所以有可能导致外围电路的面积大幅增大。以缩短位线为目的，有利用贴合技术等在垂直方向上集成晶体管的技术。但是，贴合技术有如下风险，用于进行电连接的连
接部的间隔较大反而使寄生电容等增加而无法减少充放电能量。
[0010]本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种实现小型化的半导体装置。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种实现低功耗化的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种运算处理速度得到提高的半导体装置。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的半导体装置。
[0011]注意，本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的，只要可以实现至少一个目的即可。此外，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。可以从说明书、权利要求书、附图等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的目的。解决技术问题的手段
[0012]本专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括：多个存储电路；切换电路；以及运算电路。其中，多个存储电路分别具有保持权重数据的功能，切换电路具有切换存储电路的任一个与运算电路的导通状态的功能，多个存储电路设置在第一层，切换电路及运算电路设置在第二层，并且，第一层是与第二层不同的层。
[0013]本专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括：多个存储电路；切换电路；以及运算电路。其中，多个存储电路分别具有保持权重数据的功能以及向第一布线输出权重数据的功能，切换电路具有切换多个第一布线的任一个与运算电路的导通状态的功能，多个存储电路设置在第一层，切换电路及运算电路设置在第二层，并且，第一层是与第二层不同的层。
[0014]本专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括：多个存储电路；切换电路；以及运算电路。其中，多个存储电路分别具有保持权重数据的功能以及向第一布线输出权重数据的功能，切换电路具有切换多个第一布线的任一个与第二布线的导通状态的功能，运算电路具有利用输入数据与供应到第二布线的权重数据进行运算处理的功能，多个存储电路设置在第一层，切换电路及运算电路设置在第二层，并且，第一层是与第二层不同的层。
[0015]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选第二布线包括与衬底表面大致平行设置的布线。
[0016]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选第一布线包括与衬底表面大致垂直设置的布线。
[0017]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，第一层包括第一晶体管，第一晶体管包括沟道形成区域中含有金属氧化物的半导体层。
[0018]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选金属氧化物包含In、Ga、Zn。
[0019]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，第二层包括第二晶体管，第二晶体管包括沟道形成区域中含有硅的半导体层。
[0020]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选运算电路是进行积和运算的电路。
[0021]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选第一层层叠地设置在第二层上。
[0022]在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，权重数据是第一位数的数据，权重数据是通过转换学习用数据优化的第二位数的权重数据而得到的数据，并且第一位数比第二位数小。
[0023]注意，本专利技术的其他方式被记载于以下说明的实施方式及附图中。专利技术效果
[0024]本专利技术的一个方式可以提供一种实现小型化的半导体装置。此外，本专利技术的一个方式可以提供一种实现低功耗化的半导体装置。另外，本专利技术的一个方式可以提供一种运算处理速度得到提高的半导体装置。此外，本专利技术的一个方式可以提供一种具有新颖结构的半导体装置。
[0025]多个效果的记载不妨碍彼此的效果的存在。此外，本专利技术的一个方式并不需要具有所有上述效果。在本专利技术的一个方式中，上述之外的目的、效果及新颖的特征可从本说明书中的描述及附图自然得知。附图简要说明
[0026]图1A及图1B是说明半导体装置的结构例子的图。图2A及图2B是说明半导体装置的结构例子的图。图3A及图3B是说明半导体装置的结构例子的图。图4是说明半导体装置的结构例子的图。图5A及图5B是说明半导体装置的结构例子的图。图6是说明半导体装置的结构例子的图。图7A及图7B是说明半导体装置的结构例子的图。图8A及图8B是说明半导体装置的结构例子的图。图9A、图9B及图9C是说明半导体装置的结构例子的图。图10是说明半导体装置的结构例子的图。图11是说明半导体装置的结构例子的图。图12A及图12B是说明半导体装置的结构例子的图。图13A及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，包括：多个存储电路；切换电路；以及运算电路，其中，多个所述存储电路分别具有保持权重数据的功能，所述切换电路具有切换所述存储电路的任一个与所述运算电路的导通状态的功能，多个所述存储电路设置在第一层，所述切换电路及所述运算电路设置在第二层，并且，所述第一层是与所述第二层不同的层。2.一种半导体装置，包括：多个存储电路；切换电路；以及运算电路，其中，多个所述存储电路分别具有保持权重数据的功能以及向第一布线输出所述权重数据的功能，所述切换电路具有切换多个所述第一布线的任一个与所述运算电路的导通状态的功能，多个所述存储电路设置在第一层，所述切换电路及所述运算电路设置在第二层，并且，所述第一层是与所述第二层不同的层。3.一种半导体装置，包括：多个存储电路；切换电路；以及运算电路，其中，多个所述存储电路分别具有保持权重数据的功能以及向第一布线输出所述权重数据的功能，所述切换电路具有切换多个所述第一布线的任一个与第二布线的导通状态的功能，所述运算电路具有利用输入数据与供应到所述第二布线的所述权重数据进行运算处理的功能，多个所述存储电路设置在第一层，所述切换电路及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本佑树，上妻宗广，大贯达也，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：