【技术实现步骤摘要】
本公开的实施例涉及一种数据处理装置、数据处理方法和数据处理装置的制造方法。
技术介绍
1、随着技术的飞速进步和数字化时代的快速发展，对算力的需求呈现爆炸性增长。二维芯片，也被称为平面芯片，是在一个平面上设计和制造的集成电路。在二维芯片中，所有的电路和晶体管都分布在同一平面上，通过平面上的金属线进行连接。但由于受到平面结构的限制，其集成度和性能提升遇到了瓶颈，无法满足现在对于高算力的需求。
技术实现思路
1、本公开至少一个实施例提供一种数据处理装置，包括：数据接口电路层，被配置为控制数据传输；存内计算电路层，被配置为对接收的数据进行神经网络运算；以及缓存电路层，被配置为存储用于所述存内计算电路层的数据，其中，所述数据接口电路层、所述存内计算电路层和所述缓存电路层至少部分层叠，所述存内计算电路层和所述缓存电路层通过所述数据接口电路层进行数据交互。
2、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述存内计算电路层包括至少一个存内计算阵列，所述存内计算阵列每个包括至少一个忆阻器阵列。
3、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述忆阻器阵列包括排列为多行多列的多个忆阻器，所述多个忆阻器至少之一的材料结构包括：tin/hfalox/taox/tin或tin/hfo2/taox/tin或tin/hfo2/tin或tin/hfzrox/taox/tin或tin/hfalzrox/taox/tin或tin/sio2/tin或tin/hfox/taox/tin
4、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述缓存电路层包括缓存阵列，所述缓存阵列包括排列为多行多列的多个存储子单元，所述多个存储子单元每个包括开关晶体管和与所述开关晶体管电连接且作为存储器件的阻变式存储器。
5、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述阻变式存储器的材料结构包括：pd/taox/ta2o5/pt或tin/aln/pd或tin/hfo2/taox/tin0或tin/hfo2/tin或tin/taox/ta2o5/pd的层叠结构。
6、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述开关晶体管包括碳纳米晶体管、氧化物半导体晶体管或二维晶体管。
7、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述缓存电路层还包括路由阵列；所述路由阵列被配置为选择所述缓存阵列中存储数据的目标存储子单元，且将用于所述存内计算电路层的数据传输至所述目标存储子单元以进行数据存储。
8、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述缓存阵列和所述路由阵列沿所述数据接口电路层、所述存内计算电路层和所述缓存电路层至少部分层叠的方向上设置在不同层中。
9、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述存内计算电路层包括多个存内计算阵列；所述路由阵列还被配置为选择所述多个存内计算阵列中的目标存内计算阵列，以将用于所述目标存内计算阵列的数据从所述缓存电路层传输至所述目标存内计算阵列。
10、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，所述数据接口电路层设置在硅衬底上，所述存内计算电路层层叠设置在所述数据接口电路层远离所述硅衬底的一侧，所述缓存电路层层叠设置在所述存内计算电路层远离所述硅衬底的一侧。
11、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，数据处理装置还包括：分别设置在所述数据接口电路层、所述存内计算电路层和所述缓存电路层之间的层间介质层，其中，所述层间介质层包括多个过孔，所述数据接口电路层、所述存内计算电路层和所述缓存电路层分别通过所述多个过孔通信。
12、本公开至少一实施例提供一种数据处理装置的数据处理方法，包括：通过所述数据接口电路层将用于所述存内计算电路层的数据提供至所述存内计算电路层；由所述存内计算电路层对接收的数据进行所述神经网络运算；通过所述数据接口电路层将所述存内计算电路层运算得到的数据提供至所述缓存电路层存储。
13、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理方法中，在所述通过所述数据接口电路层将用于所述存内计算电路层的数据提供至所述存内计算电路层之前，还包括：根据所述神经网络的结构，对所述存内计算电路层中存内计算阵列的权重进行设置。
14、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理方法中，所述缓存电路层还包括路由阵列，所述通过所述数据接口电路层将所述存内计算电路层运算得到的数据提供至所述缓存电路层存储，包括：通过所述数据接口电路层将所述存内计算电路层运算得到的数据提供至所述缓存电路层的路由阵列；通过所述路由阵列将所述存内计算电路层运算得到的数据提供至所述缓存电路层的缓存阵列中被选择的目标存储子单元以进行数据存储。
15、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理方法中，通过所述路由阵列将用于所述存内计算电路层的数据提供至所述多个存内计算阵列中被选择的目标存内计算阵列，之后由所述目标存内计算阵列对接收的数据进行所述神经网络运算；通过所述路由阵列将所述目标存内计算阵列计算得到的数据提供至所述缓存阵列中被选择的目标存储子单元以进行数据存储。
16、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理方法中，所述神经网络运算所涉及的神经网络包括n个神经网络层，n为大于1的整数，所述数据处理方法还包括：根据所述神经网络的结构，对所述存内计算电路层中存内计算阵列的权重进行设置，其中，所述n个神经网络层对应设置在所述多个存内计算阵列中不同的存内计算阵列中。
17、例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理方法中，所述多个存内计算阵列包括第一目标存内计算阵列和第二目标存内计算阵列，所述n个神经网络层包括第一神经网络层和所述第二神经网络层，所述第一神经网络层设置在所述第一目标存内计算阵列中，所述第二神经网络层对应设置在所述第二目标存内计算阵列中，通过所述路由阵列将用于所述存内计算电路层的数据提供至所述多个存内计算阵列中被选择的目标存内计算阵列，之后由所述目标存内计算阵列对接收的数据进行所述神经网络运算，包括：通过所述路由阵列将用于所述第一神经网络层的第一数据提供至所述第一目标存内计算阵列；由所述第一目标存内计算阵列使用所述第一数据执行所述第一神经网络层对应的运算；通过所述路由阵列将执行所述第一神经网络层对应的运算得到的第二数据提供至所述缓存阵列的第一目标存储子单元中以进行数据存储；通过所述路由阵列将所述第一目标存储子单元中存储的所述第二数据提供至被选择的第二目标存内计算阵列，用于所述第二神经网络层；由所述第二目标存内计算阵列使用所述第二数据执行所述第二神经网络层对应的运算。
18、本公开至少一实施例提供一种数据处理装置的制造方法，包括：制备数据接口电路层，其中，所述数据接口电路层被配置为控制数据传输；制备存内计算电路层，其中，所述存内计算电路层被配置为对接收的数据进行神经网络运算；制备缓存电路层，其中，所述缓存电路层被配置为存本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种数据处理装置，包括：
2.根据权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述存内计算电路层包括至少一个存内计算阵列，所述存内计算阵列每个包括至少一个忆阻器阵列。
3.根据权利要求2所述的数据处理装置，其中，所述忆阻器阵列包括排列为多行多列的多个忆阻器，
4.根据权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述缓存电路层包括缓存阵列，
5.根据权利要求4所述的数据处理装置，其中，所述阻变式存储器的材料结构包括：Pd/TaOx/Ta2O5/Pt或TiN/AlN/Pd或TiN/HfO2/TaOx/TiN或TiN/HfO2/TiN或TiN/TaOx/Ta2O5/Pd的层叠结构。
6.根据权利要求4所述的数据处理装置，其中，所述开关晶体管包括碳纳米晶体管、氧化物半导体晶体管或二维晶体管。
7.根据权利要求4所述的数据处理装置，其中，所述缓存电路层还包括路由阵列；
8.根据权利要求7所述的数据处理装置，其中，所述缓存阵列和所述路由阵列沿所述数据接口电路层、所述存内计算电路层和所述缓存电路层至少部分层叠的方向上设置在
9.根据权利要求7所述的数据处理装置，其中，所述存内计算电路层包括多个存内计算阵列；
10.根据权利要求1-9任一所述的数据处理装置，其中，所述数据接口电路层设置在硅衬底上，
11.根据权利要求10所述的数据处理装置，还包括：
12.一种用于权利要求1-6、10-11任一所述的数据处理装置的数据处理方法，包括：
13.根据权利要求12所述的数据处理方法，在所述通过所述数据接口电路层将用于所述存内计算电路层的数据提供至所述存内计算电路层之前，还包括：
14.根据权利要求12所述的数据处理方法，其中，所述缓存电路层还包括路由阵列，
15.一种用于权利要求9所述的数据处理装置的数据处理方法，包括：
16.根据权利要求15所述的数据处理方法，其中，所述神经网络运算所涉及的神经网络包括n个神经网络层，n为大于1的整数，
17.根据权利要求16所述的数据处理方法，其中，所述多个存内计算阵列包括第一目标存内计算阵列和第二目标存内计算阵列，所述n个神经网络层包括第一神经网络层和所述第二神经网络层，所述第一神经网络层设置在所述第一目标存内计算阵列中，所述第二神经网络层对应设置在所述第二目标存内计算阵列中，
18.一种数据处理装置的制造方法，包括：
19.根据权利要求18所述的制造方法，还包括：
20.根据权利要求18或19所述的制造方法，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种数据处理装置，包括：
2.根据权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述存内计算电路层包括至少一个存内计算阵列，所述存内计算阵列每个包括至少一个忆阻器阵列。
3.根据权利要求2所述的数据处理装置，其中，所述忆阻器阵列包括排列为多行多列的多个忆阻器，
4.根据权利要求1所述的数据处理装置，其中，所述缓存电路层包括缓存阵列，
5.根据权利要求4所述的数据处理装置，其中，所述阻变式存储器的材料结构包括：pd/taox/ta2o5/pt或tin/aln/pd或tin/hfo2/taox/tin或tin/hfo2/tin或tin/taox/ta2o5/pd的层叠结构。
6.根据权利要求4所述的数据处理装置，其中，所述开关晶体管包括碳纳米晶体管、氧化物半导体晶体管或二维晶体管。
7.根据权利要求4所述的数据处理装置，其中，所述缓存电路层还包括路由阵列；
8.根据权利要求7所述的数据处理装置，其中，所述缓存阵列和所述路由阵列沿所述数据接口电路层、所述存内计算电路层和所述缓存电路层至少部分层叠的方向上设置在不同层中。
9.根据权利要求7所述的数据处理装置，其中，所述存内计算电路层包括多个存内计算阵列；
10.根据权利要求1-9任一所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐建石，张伊蓓，李怡均，高滨，吴华强，钱鹤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。