半导体装置及电子设备制造方法及图纸

提供一种功耗得到降低的能够执行积和运算的半导体装置。该半导体装置包括第一、第二单元、第一电路以及第一至第三布线。第一、第二单元的每一个包括电容器，各电容器的第一端子与第三布线电连接。第一、第二单元分别具有使对应于保持在电容器的第二端子中的电位的电流流过第一、第二布线的功能。第一电路与第一、第二布线电连接且储存流过第一、第二布线的电流I1、I2。另外，在第三布线的电位变化，第一布线的电流量从I1变化为I3且第二布线的电流量从I2变化为I4时，第一电路生成I1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及电子设备


[0001]本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置及电子设备。
[0002]注意，本专利技术的一个方式不限定于上述
本说明书等所公开的专利技术的
涉及一种物体、工作方法或制造方法。另外，本专利技术的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。因此，更具体而言，作为本说明书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、显示装置、液晶显示装置、发光装置、蓄电装置、摄像装置、存储装置、信号处理装置、传感器、处理器、电子设备、系统、它们的驱动方法、它们的制造方法或它们的检查方法。

技术介绍

[0003]现在，以人脑结构为模型的集成电路的开发日益火热。该集成电路组装有作为脑子结构的电子电路且包括相当于人脑的“神经元”及“神经突触”的电路。因此，有时将上述集成电路称为“神经形性(neuro
‑
morphic)”、“脑子形性(brain
‑
morphic)”或“脑子激发(brain
‑
inspire)”等。该集成电路具有非诺依曼型体系结构，与随着处理速度的增加功耗也变高的诺依曼型体系结构相比，可以期待以极低功耗进行并列处理。
[0004]包括“神经元”及“神经突触”的模仿神经网络的信息处理模型被称为人工神经网络(ANN)。通过利用人工神经网络，甚至可以以与人等同或者超过人的精度进行推断。在人工神经网络中，主要执行神经元输出的权重之和的运算，即积和运算。
[0005]例如，专利文献1公开了将使用OS晶体管的存储单元用于执行积和运算的电路的专利技术。已报告了OS晶体管(有时被称为氧化物半导体晶体管)是在沟道形成区域中包括金属氧化物半导体的晶体管，其关态电流极小(例如，非专利文献1、2)。此外，已制造了使用OS晶体管的各种半导体装置(例如，非专利文献3及4)。可以将OS晶体管的制造工序列入现有的Si晶体管的CMOS工序，并且OS晶体管可以层叠于Si晶体管(例如，非专利文献4)。[先行技术文献][专利文献][0006][专利文献1]日本专利申请公开第2017
‑
168099号公报[非专利文献][0007][非专利文献1]S.Yamazaki et al.，“Properties of crystalline In
‑
Ga
‑
Zn
‑
oxide semiconductor and its transistor characteristics，”Jpn.J.Appl.Phys.，vol.53，04ED18(2014).[非专利文献2]K.Kato et al.，“Evaluation of Off
‑
State Current Characteristics of Transistor Using Oxide Semiconductor Material，Indium
‑
Gallium
‑
Zinc Oxide，”Jpn.J.Appl.Phys.，vol.51，021201(2012).[非专利文献3]S.Amano et al.，“Low Power LC Display Using In
‑
Ga
‑
Zn
‑
Oxide TFTs Based on Variable Frame Frequency，“SID Symp.Dig.Papers，vol.41，pp.626
‑
629(2010).
[非专利文献4]T.Ishizu et al.，“Embedded Oxide Semiconductor Memories：A Key Enabler for Low
‑
Power ULSI，”ECS Tran.，vol.79，pp.149
‑
156(2017).

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0008]在使用数字电路执行积和运算的情况下，使用数字乘法电路执行作为乘数的数字数据(乘数数据)与作为被乘数的数字数据(被乘数数据)的乘法运算。然后，使用数字加法电路执行通过该乘法得到的数字数据(积数据)的加法运算，以取得作为该积和运算的结果的数字数据(积和数据)。作为数字乘法电路及数字加法电路的规格，优选能够处理多位运算。但是，在此情况下，数字乘法电路及数字加法电路的电路规模均增大，这可能会导致整个运算电路的电路面积及功耗的增加。
[0009]另外，在使用处理器等进行计算时，计算结果的数据例如暂时储存在数字存储器中。例如，在执行积和运算时，由数字乘法电路取得的积数据暂时储存在数字存储器中而在使用数字加法电路计算积和数据时读出该积数据。另外，在使用数字加法电路计算积和数据之后将该积和数据储存在数字存储器中。换言之，在执行积和运算时，每次执行数字数据的乘法及加法运算都访问数字存储器中的数据。尤其是，在执行人工神经网络的运算时，反复执行数字数据的乘法及加法运算，所以访问数字存储器中的数据的频率非常多。由此，与数字存储器有关的数据写入、数据读出的速度影响到运算的处理速度。另外，与数字存储器有关的数据写入、数据读出等所需的功耗占神经网络等反复执行运算所需的功耗的大部分。
[0010]另外，通过组合执行神经网络的运算的运算电路与传感器，有时可以使电子设备等识别各种信息。例如，通过将光传感器(例如，光电二极管等)作为传感器与该运算电路组合，可以利用由光传感器取得的图像数据进行人脸识别、图像识别等模式识别。然而，从光传感器取得的电信号微弱，所以为了将该电信号输入到运算电路，需要使用放大电路放大电信号。另外，在运算电路由数字电路构成时需要利用模拟数字转换电路等将该电信号转换为数字信号。由此，为了从光传感器取得的电信号输入到运算电路需要利用各种电路对该电信号进行处理，所以有时该电路中的功耗增大。
[0011]本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种能够执行积和运算的半导体装置。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种功耗低的半导体装置。
[0012]此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置等。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种包括上述半导体装置的电子设备。
[0013]注意，本专利技术的一个方式的目的不局限于上述目的。上述列举的目的并不妨碍其他目的的存在。另外，其他目的是在本节中没有提到而将在下面的记载中进行说明的目的。本领域技术人员可以从说明书或附图等的记载中导出并适当抽出在本节中没有提到的目的。此外，本专利技术的一个方式实现上述目的及其他目的中的至少一个目的。此外，本专利技术的一个方式并不需要实现所有的上述目的及其他目的。解决技术问题的手段
[0014](1)本专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括：第一单元；第二单元；第一电路；第二
电路；第三电路；第四电路；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】1.一种半导体装置，包括：第一单元；第二单元；第一电路；第二电路；第三电路；第四电路；第一布线；第二布线；以及第三布线，其中，所述第一单元包括第一电容器，所述第二单元包括第二电容器，所述第三电路包括传感器，所述第一电路包括第五电路及第六电路，所述第一单元通过所述第一布线与所述第一电路电连接，所述第一单元的所述第一电容器的第一端子与所述第三布线电连接，所述第二单元通过所述第二布线与所述第一电路电连接，所述第二单元的所述第二电容器的第一端子与所述第三布线电连接，所述第二电路与所述第四电路电连接，所述第三电路与所述第四电路电连接，所述第三布线与所述第四电路电连接，所述第四电路具有将所述第二电路与所述第三布线间设定为导通状态和非导通状态中的一方且将所述第三电路与所述第三布线间设定为导通状态和非导通状态中的另一方的功能，所述第一单元具有：在所述第三布线被输入第一输入电位时在所述第一电容器的第二端子中保持第一电位的功能；使对应于所述第一电位的电流流过所述第一单元与所述第一布线间的功能；以及在所述第三布线的所述第一输入电位变化为第二输入电位时使保持在所述第一电容器的第二端子中的所述第一电位变化为第二电位而使对应于所述第二电位的电流流过所述第一单元与所述第一布线间的功能，所述第二单元具有：在所述第三布线被输入所述第一输入电位时在所述第二电容器的第二端子中保持第三电位的功能；使对应于所述第三电位的电流流过所述第二单元与所述第二布线间的功能；以及在所述第三布线的所述第一输入电位变化为所述第二输入电位时使保持在所述第二电容器的第二端子中的所述第三电位变化为第四电位而使对应于所述第四电位的电流流过所述第二单元与所述第二布线间的功能，在所述第三布线的电位为所述第一输入电位时，第一电流流过所述第一电路与所述第
一布线间且第二电流流过所述第一电路与所述第二布线间，在所述第三布线的电位为所述第二输入电位时，第三电流流过所述第一电路与所述第一布线间且第四电流流过所述第一电路与所述第二布线间，所述第五电路具有在所述第三布线的电位为所述第二输入电位时使所述第一电流之量I1流过所述第一布线的功能，所述第六电路具有在所述第三布线的电位为所述第二输入电位时使所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑川义元，上妻宗广，青木健，金村卓郎，
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：