一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于PIM系统的读写电压的自动标定方法及系统，方法包括步骤：S1，将电压校正参考值存储在存储阵列中的非易失存储区域，并启动PIM系统；S2，对PIM系统读写电压和电压校正参考值使用一组判断逻辑以决定是否启动PIM数据标定系统；S3，根据步骤S2的判断情况决定PIM系统读写电压的改变方向，将读写电压参数进行标定以改变所述PIM系统读写电压；S4，将标定后的读写电压参数写入片上非易失存储区域，同时开始准备读取其他存储区存储的数据。本发明专利技术方法基于SONOS储存器，标定过程设置为开机自启，无需用户手动进行，且电压标定电路简单，占用面积极小，能够大大提升用户体验。体验。体验。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法及系统


[0001]本专利技术涉及PIM系统
，具体涉及一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法及系统。

技术介绍

[0002]PIM（Process in Memory）也叫做存内计算（Computing in Memory），是指存储器中的数据不经取出，直接在存储器中完成计算的过程。
[0003]PIM系统的存储系统可以由SONOS（Silicon
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Oxide
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Nitride
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Silicon）阵列搭建。相较于传统的非易失存储器(Non
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Volatile Memory)，SONOS具有高速度、低功耗、寿命长的优点。SONOS主要以浮栅晶体管作为存储单元组成存储阵列。它通过SONOS中的氮化硅层存储或释放电荷来改变其阈值电压，从而区分其中存储的数据为“0”或为“1”。在其中一种工作状态下，SONOS器件的栅极(Gate)需要加上高电平，吸引漏极(Drain)与源极(Source)之间通过的电子隧穿进入氮化硅层，将电荷存储在氮化硅层中。在本专利技术的使用场景中，PIM系统需要以位线中的数个SONOS存储器件为单元，一次性地读出数个SONOS存储器件（这数个存储器件作为一个存储块）存储的数据并将其传入后续的模拟电路中，将各支路电流之和作为PIM系统的运算结果。当SONOS存储器件中存储的数据为“0”时，读出的输出电流为低电流ILOW，而当SONOS存储器件中存储的数据为“1”时，读出的输出电流为低电流IHIGH。每个存储块读出的电流为aILOW与bIHIGH，其中a与b为整数，a与b的和为该计算单元的个数，其输出电流aILOW与bIHIGH的和为此时的计算结果。为了确保计算结果的精确性，必须保证a与ILOW、b与IHIGH的各种组合的电流结果都唯一。然而在这个过程中，电子频繁穿越氮化硅层与导电沟道间的氧化层，这会造成不同程度的氧化层缺陷，SONOS器件的阈值电压会因此发生改变，这时再用原来的读写电压就会出错，进而影响PIM系统的可靠性。
[0004]而申请号为202010831332 .X的中国专利技术专利：非挥发性存储器的读参考电流自动调节电路，其采用的技术方案是：当接收到外部使能信号后，将读参考电流数字调节信号的中心值作为当前调节值发送给数模转换模块，同时驱动读检验控制模块对存储器发起读操作，控制逐行对存储器进行切换存储单元栅极电压为偏置栅极电压，进行行读取操作，并接收读出结果处理模块的存储单元读出值与预期值的比较结果，读检验控制模块根据比较结果确定读检验是否通过，读参考电流控制模块根据读检验是否通过调整数字调节信号，从而通过数模转换模块调整读参考电流大小。其技术方案旨在提供一种该非挥发性存储器的读参考电流自动调节电路，可在测试中根据工艺阈值电因此与压偏差自适应调节内部读参考电流。而本案提供的一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法及系统，是通过对PIM系统的读写电压进行标定来提高存储器件的可靠性，因此与一种非挥发性存储器的读参考电流自动调节电路所提供的技术方案不同。

技术实现思路

针对现有技术存在存储器件在读写数据过程中，因为电子频繁穿越氮化硅层与导
电沟道间的氧化层，造成不同程度的氧化层缺陷，而导致SONOS器件的阈值电压发生改变进而影响PIM系统可靠性的问题，本专利技术提供了一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法及系统，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术第一面提供了一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法，包括以下步骤：S1，将电压校正参考值存储在存储阵列中的非易失存储区域，并启动PIM系统；S2，对 PIM系统读写电压和电压校正参考值使用一组判断逻辑以决定是否启动PIM数据标定系统；S3，根据步骤S2的判断情况决定PIM系统读写电压的改变方向，将读写电压参数进行标定以改变所述PIM系统读写电压；S4，将标定后的读写电压参数写入片上非易失存储区域，同时开始准备读取其他存储区存储的数据。
[0005]相较于现有技术，本专利技术方法通过将PIM系统的读写电压进行标定，以解决现有技术中读写电压改变后导致PIM带有智能加速功能的系统可靠性下降的问题。本专利技术方法基于SONOS储存器，标定过程设置为开机自启，无需用户手动进行，且电压标定电路简单，占用面积极小，能够大大提升用户体验。
[0006]作为一种优选方案，在所述步骤S1中，所述存储阵列包括SONOS器件，所述存储阵列非易失存储区域包括电压校正标记区和电压校正存储区。
[0007]作为一种优选方案，所述电压校正存储区具有可读可写功能，所述电压校正存储区用于存储标定后的读写电压参数。
[0008]作为一种优选方案，在所述步骤S1中，所述电压校正标记区存储了所述电压校正参考值，并以中间电压数据启动PIM系统。
[0009]作为一种优选方案，所述电压校正参考值的选取方法为：任意选择一组高电平与低电平各占一半的数据作为其中一组电压校正参考值，然后将其按位取反后作为作为另一组电压校正参考值。
[0010]作为一种优选方案，所述步骤S2中的判断逻辑具体包括以下步骤：S21，读取存储于非易失存储区域中的电压校正标记区中的两组电压校正参考值分别记为X1和X2，将X1和X2做第一逻辑运算，得到参考运算结果L1、 L2；将PIM系统读写电压分别记为X '1和X '2，将X '1和X '2做第二逻辑运算，得到实际运算结果L'1、 L'2；S22，将L1、L2与 L'1、L'2作比较，当L'1≠ L1且L'2≠ L2时，启动所述PIM数据标定系统。
[0011]作为一种优选方案，所述第一逻辑运算的表达式为：L1=&(X1^X2)、L2=|(X1&X2)；所述第二逻辑运算的表达式为：L'1=&(X'1^X'2)、L'2=|(X'1&X'2)。
[0012]作为一种优选方案，在所述步骤S3中，若 L'1为高电平时，表明当前PIM系统读写电压偏大，则需要减小所述读写电压参数以减小所述PIM系统读写电压；若 L'2为高电平时，表明当前PIM系统读写电压偏小，则需要增大所述读写电压参数以增大所述PIM系统读写电压；重复所述步骤S2至S3直到L'1由高电平变为低电平或L'2由高电平变为低电平。
[0013]本专利技术第二方面还提供了一种适用于PIM系统的读写电压自动标定系统，包括依序连接的系统初始化模块、逻辑判断模块、读写电压参数标定模块以及标定电压参数存储
模块；所述系统初始化模块用于将所述电压校正参考值存储在存储阵列中的非易失存储区域，并启动PIM系统；所述逻辑判断模块用于对 PIM系统读写电压和电压校正参考值使用一组判断逻辑以决定是否启动PIM数据标定系统；所述读写电压参数标定模块用于将所述读写电压参数进行标定以改变所述PIM系统读写电压；所述标定电压参数存储模块用于将标定后的所述读写电压参数写入片上非易失存储区域。
[0014]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将电压校正参考值存储在存储阵列中的非易失存储区域，并启动PIM系统；S2，对 PIM系统读写电压和电压校正参考值使用一组判断逻辑以决定是否启动PIM数据标定系统；S3，根据步骤S2的判断情况决定PIM系统读写电压的改变方向，将读写电压参数进行标定以改变所述PIM系统读写电压；S4，将标定后的读写电压参数写入片上非易失存储区域，同时开始准备读取其他存储区存储的数据。2.根据权利要求1所述的一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述存储阵列包括SONOS器件，所述存储阵列非易失存储区域包括电压校正标记区和电压校正存储区。3.根据权利要求2所述的一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法，其特征在于，所述电压校正存储区具有可读可写功能，所述电压校正存储区用于存储标定后的读写电压参数。4.根据权利要求2所述的一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法，其特征在于，其特征在于，在所述步骤S1中，所述电压校正标记区存储了所述电压校正参考值，并以中间电压数据启动PIM系统。5.根据权利要求4所述的一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法，其特征在于，所述电压校正参考值的选取方法为：任意选择一组高电平与低电平各占一半的数据作为其中一组电压校正参考值，然后将其按位取反后作为作为另一组电压校正参考值。6.根据权利要求5所述的一种适用于PIM系统的读写电压自动标定方法，其特征在于，所述步骤S2中的判断逻辑具体包括以下步骤：S21，读取存储于非易失存储区域中的电压校正标记区中的两组电压校正参考值分别记为X1和X2，将X1和X2做第一逻辑运算，得到参考运算结果L1、 L2；将PIM系统读写电压分别记为X '1和X '2，将X '1和X '2做第二逻辑运算，得到实际运算结果L'...

【专利技术属性】
技术研发人员：周贤中，杨帆，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：