一种存内运算装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种存内运算装置。在一些实施例中，一种集成电路(IC)组件包括有源半导体层、形成于所述有源半导体层内的电路系统、包括形成于所述有源半导体层上方的导电层区、以及形成于所述导电层区中的内存模块。内存组件包括记忆胞的三维阵列，所述记忆胞中的每一者适于存储权重值，并且适于在每一记忆胞处产生指示所存储的权重值与施加至所述记忆胞的输入信号之间的乘积的信号。所述内存模块更适于在所述有源半导体层的方向上同时传输来自所述记忆胞的乘积信号。所述记忆胞的乘积信号。所述记忆胞的乘积信号。

【技术实现步骤摘要】
一种存内运算装置


[0001]本技术涉及一种存内运算装置。

技术介绍

[0002]本技术一般而言是有关于在内存中的运算(in
‑
memory computing)或者存内运算(compute
‑
in
‑
memory，CIM)，并且更具体而言，是有关于用于例如乘法累加(multiply
‑
accumulate，MAC)运算等数据处理的记忆阵列。内存内运算系统或在内存中的运算系统将信息储存于计算机的主随机存取内存(random
‑ꢀ
access memory，RAM)中，并在记忆胞阶层上执行运算，而非对于每一运算步骤皆在主RAM与数据存储器(data store)之间移动大量数据。由于所储存的数据在被储存于RAM中时的访问速度快得多，因此内存内运算使得能够对数据进行实时分析，进而在商业及机器学习应用中达成更快的报告及决策。目前人们正在努力提高内存内运算系统的效能。
[0003]须注意的是，“
技术介绍
”段落的内容是用来帮助了解本技术。在“
技术介绍
”段落所揭露的部分内容(或全部内容)可能不是所属
中技术人员所知道的现有技术。在“
技术介绍
”段落所揭露的内容，不代表该内容在本技术申请前已被所属
中技术人员所知悉。

技术实现思路

[0004]本技术提供一种存内运算装置。
[0005]本技术的一些实施例提供一种存内运算装置，包括内存模块；多条数据输入线(SL)；多条权重输入线(WL)；多条输出线(BL)，其中：内存模块包括排列成在第一维度、第二维度及第三维度上延伸的三维阵列的记忆胞，记忆胞中的每一者连接至所述多条权重输入线中的一者、多条数据输入线中的一者及多条输出线中的一者，内存模块适于在记忆胞中的每一者中储存自相应的权重输入线传输的一个权重值，自输入线接收输入信号，并同时将信号输出至多条输出线；以及电路系统，在第一维度及第二维度上延伸，在第三维度上设置于内存模块下方，并且适于自内存模块接收对输出至所述多条输出线的信号进行指示的信号。
[0006]本技术的一些实施例提供一种存内运算装置，包括：基底；有源半导体层，形成于基底上；多个半导体组件，形成于有源半导体层中；以及内存模块，形成于有源半导体层上方，并且包括：多个记忆胞，以在第一维度上依序设置的行、在第二维度上依序设置的行及在第三维度上依序设置的层级进行排列，第一维度及所述第二维度实质上平行于有源半导体层，且第三维度实质上垂直于有源半导体层；多条字线(WL)，多条字线中的每一者连接至多个记忆胞的设置于同一行及层级中的子集；多条全局源极线(GSL)，多条全局源极线中的每一者可切换地连接至多个记忆胞的设置于同一行及列中的子集；以及多条全局位线(GBL)，多条全局位线中的每一者可切换地连接至多个记忆胞的连接至多条全局源极线中的相应一者的子集，多条全局位线连接至多个半导体组件中的相应多者。
[0007]基于上述，本技术的诸实施例用以解决记忆阵列所造成大的面积、电力及延迟成本。借由在BEOL区中使用记忆阵列(包括极高密度的三维记忆阵列)以及位于记忆阵列正下方的相关联感测放大器及其他电路(例如，ADC)，可以最小等待时间(或无等待时间)及/或以极小的功率将内存输出同时供应至感测放大器及ADC。因此可达成在内存中的运算的经改善的运算能力。
[0008]为让本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
[0009]包含随附图式以提供对本技术的进一步理解，且随附图式并入本说明书中且构成本说明书的一部分。图式说明本技术的实施例，且与描述一起用于解释本技术的原理。
[0010]结合附图阅读以下详细说明，会最佳地理解本技术的各个态样。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的大小。
[0011]图1示意性地示出根据一些实施例，定位于相应的前段工艺(front
‑
end
‑
of
‑ꢀ
line，FEOL)电路上方的后段工艺(back
‑
end
‑
of
‑
line，BEOL)三维(three
‑ꢀ
dimensional，3D)记忆阵列模块。
[0012]图2示意性地示出根据一些实施例，定位于各个FEOL电路的二维(two
‑ꢀ
dimensional，2D)阵列上方的3D记忆阵列模块的二维(2D)阵列。
[0013]图3示意性地示出根据一些实施例的BEOL 3D记忆阵列模块。
[0014]图4示意性地示出根据一些实施例的BEOL 3D记忆阵列模块中的记忆胞及其内联机。
[0015]图5示意性地示出根据一些实施例的3D记忆阵列模块的给定行及列中的记忆胞以及图5所示记忆胞的一部分的物理结构。
[0016]图6示出根据一些实施例，定位于各个FEOL电路的2D阵列上方的3D记忆阵列模块的2D阵列的示意性方块图。
[0017]图7概述了根据一些实施例的一种在内存中的运算的方法。
[0018]图8A示意性地示出根据一些实施例，定位于相应的前段工艺(FEOL)电路上方的后段工艺(BEOL)二维(2D)记忆阵列模块。
[0019]图8B示意性地示出根据一些实施例，定位于各个FEOL电路的2D阵列上方的2D记忆阵列模块的二维(2D)阵列。
[0020]图9示意性地示出根据一些实施例，施加至定位于FEOL电路上方的BEOL 2D记忆阵列模块(例如，图8A所示的BEOL 2D记忆阵列模块)的信号及数据。
[0021]图10示意性地示出根据一些实施例，定位于图8B中各个FEOL电路的2D 阵列上方的2D记忆阵列模块的二维(2D)阵列的更多细节。
[0022]图11示意性地示出根据一些实施例，定位于相应FEOL电路上方的各种类型的BEOL 2D记忆阵列模块的实例。
[0023]图12在截面图中示意性地示出根据一些实施例，包括定位于相应FEOL电路上方的
BEOL记忆阵列模块(2D或3D)的集成电路组件的示例性物理结构。
[0024]图13概述了根据一些实施例的一种制造图12所示类型的集成电路组件的工艺。
[0025]附图标记说明
[0026]100、160、800、860:集成电路组件
[0027]110、710:有源半导体区
[0028]112:感测放大器控制器/半导体电路
[0029]114:感测放大器/半导体电路
[0030]116:字线(WL)驱动器/半导体电路
[0031]116a:向上箭头
[0032]118:半导体电路/其他电路
[0033]120:模块/阵列
[0034]12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存内运算装置，其特征在于，包括：内存模块；多条数据输入线；多条权重输入线；以及多条输出线，其中：所述内存模块包括排列成在第一维度、第二维度及第三维度上延伸的三维阵列的记忆胞，所述记忆胞中的每一者连接至所述多条权重输入线中的一者、所述多条数据输入线中的一者及所述多条输出线中的一者，所述内存模块适于在所述记忆胞中的每一者中储存自相应的所述权重输入线传输的一个权重值，自所述输入线接收输入信号，并同时将信号输出至所述多条输出线；以及电路系统，在所述第一维度及所述第二维度上延伸，在所述第三维度上设置于所述内存模块下方，并且适于自所述内存模块接收对输出至所述多条输出线的所述信号进行指示的信号。2.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，其中所述记忆胞中的每一者包括铁电随机存取内存组件。3.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，其中：所述多条权重输入线在所述第二维度上延伸，并且在所述第一维度及所述第三维度上散布；且所述多条输出线及所述多条数据输入线在所述第三维度上延伸，并且在所述第二维度及所述第三维度上散布。4.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，其中所述内存模块中的所述记忆胞排列成在所述第三维度上延伸的一维阵列，所述记忆胞中的每一者在所述第三维度上位于一定层级处，所述一维阵列以在所述第一维度上延伸的行及在所述第二维度上延伸的行进行排列，所述一维阵列中的每一者中的所述记忆胞共同连接至所述多条数据输入线中的相应一者及所述多条输出线中的相应一者，并且在同一行及层级中的所述记忆胞共同连接至所述多条权重输入线中的相应一者。5.根据权利要求4所述的运算装置，其特征在于，还包括：第一多条全局位选择线；以及多个第一开关晶体管，所述多个第一开关晶体管中的每一者与所述多条数据输入线中的相应一者相关联，并且适于将相关联的所述数据输入线可切换地连接至所述第一多条全局位选择线中的相应一者，其中与同一行中的相应所述数据输入线相关联的所述第一开关晶体管适于将相关联的所述数据输入线可切换地连接至所述第一多条全局位选择线中的同一全局位选择线。6.根据权利要求5所述的运算装置，其特征在于，还包括：第二多条全局位选择线；以及多个第二开关晶体管，所述多个第二开关晶体管中的每一者与所述多条输出线中的相应一者相关联，并且适于将所述输出线可切换地连接至所述第二多条全局位选择线中的相应一者，其中与同一行中的相应所述输出线相关联的所述第二开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婕，黄家恩，刘逸青，郑文昌，王奕，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：新型
国别省市：