一种用于存内计算中的低功耗模数转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于存内计算中的低功耗模数转换器，属于集成电路技术领域。该模数转换器利用模数转换器内置的电容阵列和比较器实现ReLU功能，在不增加额外模拟电路的情况下，在模拟域进行了输入数据的ReLU操作，减少了模拟电路的复杂度，不引入额外误差的前提下，减少ADC转换带来的功耗开销；同时，本申请方案中ReLU阈值可配置，适用于存算一体芯片读出电路系统，将ReLU和ADC结合，减少了ADC对冗余数据转换带来的功耗以及后续数字模块对数据ReLU处理带来的功耗开销，能够降低整个存算芯片的面积和功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于存内计算中的低功耗模数转换器，属于集成电路。

技术介绍

1、近年来，随着人工智能的发展，存内计算在深度学习应用等方面显示出了显著的优势，与传统数字域计算相比，存内计算在计算密度、能效和吞吐量方面显示出巨大的优势。模数转换器(adc)作为模拟域与数字域之间的桥梁，在存内计算中发挥着重要的作用。

2、目前主流的存内计算设计在完成乘加运算(mac)的同时，利用外围电路(包括adc和修正线性单元，其中，修正线性单元relu作为激活函数的一种，在神经网络中引入非线性，以达到缓解梯度消失、加速网络训练、防止过拟合等作用)实现ad转换和非线性操作。一般存内计算架构首先利用adc将模拟计算结果数字化，然后在数字域进行非线性操作，整个计算过程将涉及频繁的adc转换和数字运算，虽然逐次逼近型模数转换器(sar adc)及其变形结构具有较低的功耗，但由于adc操作频繁，其整体功耗还是比较大。

3、现有技术l.jiang,s.sun,j.ge,h.zhang and w.kang,"an in-memory-computingstt-本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于存内计算中的低功耗模数转换器，其特征在于，所述模数转换器包括电容阵列、开关阵列、采样开关、比较器和ReLU阈值可配置ADC逻辑电路；其中，所述电容阵列包括第一电容阵列和第二电容阵列，均由N个容值为二进制关系的电容组成；所述开关阵列包括第一开关阵列和第二开关阵列，均由N-1各开关组成；所述采样开关包括第一采样开关和第二采样开关，分别用于控制输入信号VIP和VIN被采样到对应电容阵列的电容上极板；所述比较器用于比较第一电容阵列和第二电容阵列的上极板电压的大小，根据比较结果输出数字高电平和低电平；所述第一电容阵列的上极板与第一采样开关以及比较器的正输入端相连，所述第二电容阵列的上极...

【技术特征摘要】

1.一种用于存内计算中的低功耗模数转换器，其特征在于，所述模数转换器包括电容阵列、开关阵列、采样开关、比较器和relu阈值可配置adc逻辑电路；其中，所述电容阵列包括第一电容阵列和第二电容阵列，均由n个容值为二进制关系的电容组成；所述开关阵列包括第一开关阵列和第二开关阵列，均由n-1各开关组成；所述采样开关包括第一采样开关和第二采样开关，分别用于控制输入信号vip和vin被采样到对应电容阵列的电容上极板；所述比较器用于比较第一电容阵列和第二电容阵列的上极板电压的大小，根据比较结果输出数字高电平和低电平；所述第一电容阵列的上极板与第一采样开关以及比较器的正输入端相连，所述第二电容阵列的上极板与第二采样开关以及比较器的负输入端相连；所述relu阈值可配置adc逻辑电路与比较器输出端相连，根据relu阈值配置信息的数字信号relu_data，在输出端产生所需的开关逻辑控制信号和数字码值，以完成电容阵列上极板电压的逐次逼近转、码值输出和relu功能。

2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，电容阵列中第n个电容至第一个电容的容值为2n-2cu……2cu、cu、cu，其中cu是单位电容的容值。

3.根据权利要求2所述的模数转换器，其特征在于，所述模数转换器的参考电压包括第一参考电压vrefl、第二参考电压vrefh和第三参考电压vrefa，其中vrefa-vrefl＝2(vrefh-vrefl)；所述第一电容阵列中的n个电容记为cp1～cpn，第二电容阵列中的n个电容记为cn1～cnn，第一电容阵列中的第一个电容cp1和第二电容阵列中的第一个电容cn1均始终接第一参考电压vrefl。

4.根据权利要求3所述的模数转换器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓峰，卢其琰，虞致国，钟啸宇，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：