一种模拟计算机芯片的计算单元及其控制方法技术

本申请公开了一种模拟计算机芯片的计算单元及其控制方法，涉及人工智能芯片领域。该计算单元包括本级计算单元，本级计算单元包括本级运算单元和本级存储单元；本级运算单元包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5、第六开关管M6和第一电容C1。本级存储单元与第三开关管M3的漏极连接，且第三开关管M3的漏极向本级存储单元输出第一电流IC并在其漏极端生成耦合电压VZ；本级存储单元还接入第三控制电压VG，以调节第一电流IC的大小。该计算单元无需使用传统的加法器结构，仅通过少量的模拟元器件即可实现信号的累加运算，减小了人工智能芯片的体积，提高了运算速度，有效降低了功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人工智能芯片领域，具体来说涉及一种模拟计算机芯片的计算单元及其控制方法。

技术介绍

1、随着人工智能技术的发展，对人工智能芯片的性能要求日益提高。现有技术中的人工智能芯片通常基于数字计算机芯片，其核心计算单元采用数字运算方式，每个核心计算单元需要几万到几十万个晶体管，从而使得现有的人工智能芯片中通常仅能容纳几千个核心计算单元。这些核心计算单元通常由存储单元和运算单元组成，其中，存储单元首先对输入数据进行线性变换，再将线性变换后的数据通过激活函数进行非线性变换，接着通过由加法器构成的运算单元进行累加，随后进入下一次线性变换，如此循环往复。

2、因此，为了实现对上万甚至上亿个数据的同时计算，必须依赖大量的核心计算单元进行并行处理。这一需求导致现有技术中基于数字计算机芯片的人工智能芯片存在着体积较大、速度较慢以及功耗较高等问题，限制了其在高性能计算中的发展与应用。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种模拟计算机芯片的计算单元及其控制方法，通过采用少量模拟元器件代替传统的加法器结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种模拟计算机芯片的计算单元，其特征在于，包括本级计算单元，所述本级计算单元包括本级运算单元和本级存储单元；其中，所述本级运算单元包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5、第六开关管M6和第一电容C1；

2.根据权利要求1所述的计算单元，其特征在于，所述第一开关管M1、所述第二开关管M2和所述第三开关管M3均为PMOS管，所述第四开关管M4、所述第五开关管M5和所述第六开关管M6均为NMOS管。

3.根据权利要求1所述的计算单元，其特征在于，还包括电流源单元，用于控制第一开关管M1和第二开关管M2始终处于导通状态；...

【技术特征摘要】

1.一种模拟计算机芯片的计算单元，其特征在于，包括本级计算单元，所述本级计算单元包括本级运算单元和本级存储单元；其中，所述本级运算单元包括第一开关管m1、第二开关管m2、第三开关管m3、第四开关管m4、第五开关管m5、第六开关管m6和第一电容c1；

2.根据权利要求1所述的计算单元，其特征在于，所述第一开关管m1、所述第二开关管m2和所述第三开关管m3均为pmos管，所述第四开关管m4、所述第五开关管m5和所述第六开关管m6均为nmos管。

3.根据权利要求1所述的计算单元，其特征在于，还包括电流源单元，用于控制第一开关管m1和第二开关管m2始终处于导通状态；

4.根据权利要求3所述的计算单元，其特征在于，所述第七开关管m7和所述第八开关管m8均为nmos管。

5.根据权利要求4所述的计算单元，其特征在于，所述第一电流源b1始终产生电流源电流，用于拉高所述第七开关管m7和所述第八开关管m8的控制端电压，使所述第七开关管m7和所述第八开关管m8导通，以在所述第八开关管m8中产生下拉电流来拉低所述第一开关管m1和所述第二开关管m2的控制端电压，使所述第一开关管m1和所述第二开关管m2始终处于导通状态；

6.根据权利要求3-5中任一项所述的计算单元，其特征在于，所述本级运算单元为一个运算单元，所述本级存储单元为与所述本级运算单元相连的所有存储单元的集合，包括一个或多个存储单元。

7.根据权利要求6所述的计算单元，其特征在于，一个所述存储单元包括第九开关管m9、第十开关管m10、第十一开关管m11和第十二开关管m12；

8.根据权利要求7所述的计算单元，其特征在于，所述第九开关管m9和所述第十开关管m10均为pmos管，所述第十一开关管m11和所述第十二开关管m12均为nmos管。

9.根据权利要求8所述的计算单元，其特征在于，当存储单元为第一级存储单元时，所述第三控制电压vg为输入的外部电压，当存储单元不为第一级存储单元时，所述第三控制电压vg为上一级计算单元的输出电压；

10.根据权利要求9所述的计算单元，其特征在于，所述存储单元的传递函数为：

11.根据权利要求7-10中任一项所述的计算单元，其特征在于，所述模拟计算机芯片包括多级计算单元，每级计算单元包括一个或多个计算单元，且各级计算单元中计算单元的数量相同或不同；

12.一种模拟计算机芯片的计算单元的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1或2所述的计算单元中，所述方法包括：

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，当本级计算单元处于预备阶段时，首先输入高电平状态的第一控制电压vc、高电平状态的第二控制电压vd、低电平状态的第二反相控制电压vd-1以及低电平状态的第三控制电压vg，使所述第四开关管m4和所述第五开关管m5导通，所述第一开关管m1、所述第二开关管m2、所述第三开关管m3和所述第六开关管m6均关断，第一电容c1通过所述第五开关管m5和所述第四开关管m4放电；

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，当本级计算单元处于充电阶段时，首先将第一控制电压vc切换为低电平状态，第三控制电压vg同步拉高，并当第一控制电压vc完全拉低时将第二控制电压vd拉高，使所述第四开关管m4关断，所述第三开关管m3和所述第五开关管m5导通，从而所述第一开关管m1和所述第二开关管m2的控制端电压通过所述第三开关管m3被拉低，使所述第一开关管m1和所述第二开关管m2导通，进而在由所述第一开关管m1和所述第三开关管m3构成的支路中流过第一电流ic，所述第二开关管m2中流过与所述第一电流ic大小相关的充电电流icc对所述第一电容c1进行充电；

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，当本级计算单元处于供电阶段时，第二控制电压vd为低电平状态，所述第一电容c1向外部供电，在第二控制电压vd...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：苏州贝克微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：