用于使用感测电路执行逻辑操作的设备和方法技术

本发明专利技术包含与使用感测电路执行逻辑操作有关的设备及方法。实例性设备包括：存储器单元阵列；感测电路，其经由感测线耦合到所述存储器单元阵列；及控制器，其耦合到所述存储器单元阵列及所述感测电路。所述感测电路包含感测放大器且不包含累加器。所述控制器经配置以在不将数据传送出所述存储器阵列及感测电路的情况下使用所述存储器单元阵列作为累加器来执行逻辑操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用感测电路执行逻辑操作
本专利技术一般来说涉及半导体存储器及方法，且更特定来说是涉及与使用感测电路执行逻辑操作有关的设备及方法。
技术介绍
存储器装置通常经提供为计算机或其它电子系统中的内部半导体集成电路。存在包含易失性及非易失性存储器的许多不同类型的存储器。易失性存储器可需要电力来维持其数据(例如，主机数据、错误数据等)且包含随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)及晶闸管随机存取存储器(TRAM)以及其它。非易失性存储器可通过在未被供电时保持所存储数据而提供持久数据且可包含NAND快闪存储器、NOR快闪存储器及电阻可变存储器，例如相变随机存取存储器(PCRAM)、电阻式随机存取存储器(RRAM)及磁阻式随机存取存储器(MRAM)，例如自旋扭矩转移随机存取存储器(STTRAM)以及其它。电子系统通常包含可检索及执行指令且将所执行指令的结果存储到适合位置的若干个处理资源(例如，一或多个处理器)。处理器可包括若干个功能单元，例如算术逻辑单元(ALU)电路、浮点单元(FPU)电路及/或组合逻辑块，举例来说，所述功能单元可用于通过对数据(例如，一或多个操作数)执行逻辑操作(例如AND、OR、NOT、NAND、NOR及XOR以及反转(例如，求反)逻辑操作)而执行指令。举例来说，功能单元电路(FUC)可用于经由若干个逻辑操作对操作数执行算术操作，例如加法、减法、乘法及/或除法。在提供指令到FUC以用于执行时可涉及电子系统中的若干个组件。所述指令可例如由处理资源(例如控制器及/或主机处理器)产生。数据(例如，将对其执行指令的操作数)可存储于可由FUC存取的存储器阵列中。可从存储器阵列检索指令及/或数据并在FUC开始对数据执行指令之前对指令及/或数据进行排序及/或缓冲。此外，由于可在一或多个时钟循环中通过FUC执行不同类型的操作，因此还可对指令及/或数据的中间结果进行排序及/或缓冲。在许多实例中，处理资源(例如，处理器及/或相关联FUC)可在存储器阵列外部，且经由处理资源与存储器阵列之间的总线存取数据以执行一组指令。可用其中可实施在存储器内部及/或附近(例如，直接与存储器阵列位于同一芯片上)的处理器的存储器中处理器(PIM)装置来改善处理性能，此在处理时可节省时间及电力。然而，此类PIM装置可具有各种缺陷，例如经增加芯片大小。此外，此类PIM装置仍可消耗与执行逻辑操作(例如，计算函数)相关联的非所要量的电力。附图说明图1是根据本专利技术的若干个实施例的呈包含存储器装置的计算系统的形式的设备的框图。图2是图解说明根据本专利技术的若干个实施例的存储器单元及感测电路的示意图。图3是图解说明根据本专利技术的若干个实施例的感测电路的一部分的示意图。图4图解说明根据本专利技术的若干个实施例的与使用感测电路执行若干个逻辑操作相关联的时序图。图5图解说明根据本专利技术的若干个实施例的与使用感测电路执行若干个逻辑操作相关联的时序图。图6是图解说明根据本专利技术的若干个实施例的感测电路的一部分的另一示意图。图7图解说明根据本专利技术的若干个实施例的与使用感测电路执行若干个逻辑操作相关联的时序图。图8图解说明根据本专利技术的若干个实施例的与使用感测电路执行若干个逻辑操作相关联的时序图。具体实施方式本专利技术包含与使用感测电路执行逻辑操作有关的设备及方法。实例性设备包括：存储器单元阵列；感测电路，其经由感测线耦合到所述存储器单元阵列；及控制器，其耦合到所述存储器单元阵列及所述感测电路。所述感测电路包含感测放大器且不包含累加器。所述控制器经配置以在不将数据传送出所述存储器单元阵列及感测电路的情况下使用所述存储器阵列作为累加器来执行逻辑操作。与先前系统(例如先前PIM系统)以及具有外部处理器(例如，位于存储器阵列外部(例如位于单独集成电路芯片上)的处理资源)的系统相比，本专利技术的若干个实施例可提供与执行计算函数相关联的经改善并行性及/或经减少电力消耗。例如，若干个实施例可提供在不例如经由总线(例如，数据总线、地址总线、控制总线)将数据传送出存储器阵列及感测电路的情况下执行完全完整计算函数，例如整数加法、减法、乘法、除法及CAM(内容可寻址存储器)函数。此类计算函数可涉及执行若干个逻辑操作(例如，逻辑函数，例如AND、OR、NOT、NOR、NAND、XOR等)。然而，实施例并不限于这些实例。例如，执行逻辑操作可包含执行若干个非布尔(non-Boolean)逻辑操作，例如复制、比较、毁坏等。在先前方法中，可将数据从阵列及感测电路(例如，经由包括输入/输出(I/O)线的总线)传送到处理资源(例如处理器、微处理器及/或计算引擎)，所述处理资源可包括ALU电路及/或经配置执行适当逻辑操作的其它功能单元电路。然而，将数据从存储器阵列及感测电路传送到此类处理资源可涉及显著电力消耗。即使处理资源与存储器阵列位于同一芯片上，在将数据从阵列移出到计算电路时仍可消耗显著电力，将数据从阵列移出到计算电路可涉及执行感测线(其在本文中可称为数字线或数据线)地址存取(例如，激发列解码信号)以便将数据从感测线传送到I/O线(例如，局部I/O线)上，将数据移动到阵列外围装置，以及将数据提供到计算函数。此外，处理资源(例如，计算引擎)的电路可不符合与存储器阵列相关联的间距规则。举例来说，存储器阵列的单元可具有4F2或6F2单元大小，其中“F”是对应于单元的特征大小。如此，举例来说，与先前PIM系统的ALU电路相关联的装置(例如，逻辑门)可不能够按与存储器单元相同的间距形成，此可影响芯片大小及/或存储器密度。本专利技术的若干个实施例包含按与阵列的存储器单元相同的间距形成且能够执行计算函数(例如本文中在下文所描述的那些计算函数)的感测电路。在本专利技术的以下详细描述中，参考形成本专利技术的一部分且其中以图解说明方式展示可如何实践本专利技术的一或多个实施例的附图。充分详细地描述这些实施例以使所属领域的技术人员能够实践本专利技术的实施例，且应理解，可利用其它实施例且可做出过程、电及/或结构改变，而不背离本专利技术的范围。如本文中所使用，特定地关于图式中的参考编号的指定符“N”指示可包含如此指定的若干个特定特征。如本文中所使用，“若干个”特定事物可指此类事物中的一或多者(例如，若干个存储器阵列可指一或多个存储器阵列)。本文中的图遵循其中第一个数字或前几个数字对应于图式的图编号且其余数字识别图式中的元件或组件的编号惯例。不同图之间的类似元件或组件可通过使用类似数字来识别。举例来说，206可在图2中指代元件“06”，且在图6中可将类似元件指代为606。如将了解，可添加、交换及/或消除本文中的各种实施例中所展示的元件以便提供本专利技术的若干个额外实施例。另外，如将了解，图中所提供的元件的比例及相对标度打算图解说明本专利技术的某些实施例且不应视为限制意义。图1是根据本专利技术的若干个实施例的呈包含存储器装置120的计算系统100的形式的设备的框图。如本文中所使用，存储器装置120、存储器阵列130及/或感测电路150还可被单独地视为“设备”。系统100包含耦合(例如，连接)到包含存储器阵列130的存储器装置120的主机110。主机110可为主机系统，例如个人膝上型计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：存储器单元阵列；感测电路，其经由感测线耦合到所述存储器单元阵列，所述感测电路包含感测放大器且不包含累加器；及控制器，其耦合到所述存储器单元阵列及所述感测电路，所述控制器经配置以在不将数据传送出所述存储器阵列及感测电路的情况下使用所述存储器单元阵列作为累加器来执行逻辑操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 US 62/008,041;2015.05.26 US 14/721,0861.一种设备，其包括：存储器单元阵列；感测电路，其经由感测线耦合到所述存储器单元阵列，所述感测电路包含感测放大器且不包含累加器；及控制器，其耦合到所述存储器单元阵列及所述感测电路，所述控制器经配置以在不将数据传送出所述存储器阵列及感测电路的情况下使用所述存储器单元阵列作为累加器来执行逻辑操作。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备经配置以使用所述存储器单元阵列存储逻辑操作的操作数来执行所述逻辑操作。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备经配置以在针对第一操作数感测到逻辑“0”时总是感测到逻辑“0”作为AND逻辑操作的结果。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备经配置以在针对第一操作数感测到逻辑“1”时总是感测到逻辑“1”作为OR逻辑操作的结果。5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的设备，其中所述设备经配置以在感测到第一操作数具有第一数据值之后在感测第二操作数之前修改所述感测线的电压，且在感测到所述第一操作数具有第二数据值之后在感测所述第二操作数之前不修改所述感测线的电压。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述设备经配置以在感测到第一操作数具有第一数据值之后在感测第二操作数之前修改所述感测线的电压达到以下程度：对应于第二操作数的存储器单元的电荷不足以改变由所述感测线的所述经修改电压表示的数据值。7.一种设备，其包括：存储器单元阵列；及感测放大器，其经由感测线耦合到所述存储器单元阵列；及控制器，其耦合到所述存储器单元阵列，所述控制器经配置以：将对应于逻辑操作的第一操作数的第一电荷存储到耦合到感测线的多个存储器单元；将所述多个所述存储器单元的存取线充电到所述感测线被充电到的电压加存储器单元存取装置的阈值电压的某一部分；隔离所述多个存储器单元与所述感测线；将存储对应于所述逻辑操作的第二操作数的电荷的存储器单元耦合到所述感测线；及感测所述感测线的电压作为所述逻辑操作的结果。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述控制器经配置以将所述存取线充电到一电压范围内，所述电压范围是从存储器单元存取装置的阈值电压到所述存储器单元存取装置的所述阈值电压加平衡电压。9.根据权利要求7所述的设备，其中所述逻辑操作是AND逻辑操作，且其中所述控制器经配置以感测所述感测线的所述电压作为所述逻辑操作的所述结果是在将存储对应于所述第二操作数的所述电荷的所述存储器单元耦合到所述感测线之后发生。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制器经配置以：将第一电荷存储到所述多个存储器单元包含存储对应于逻辑“1”的第一电荷；且将所述存取线充电到感测线平衡电压加所述存储器单元存取装置阈值电压的一半不致使所述多个存储器单元的相应存取装置接通。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制器经配置以将所述存取线充电到所述感测线平衡电压加所述存储器单元存取装置阈值电压的一半，且在将存储对应于第二操作数的电荷的存储器单元耦合到所述感测线之前不从所述平衡电压修改所述感测线的电压。12.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制器经配置以将所述感测线的所述电压感测为从所述平衡电压仅修改了对应于所述第二操作数的所述电荷。13.根据权利要求7到12中任一权利要求所述的设备，其中所述控制器经配置以：存储对应于逻辑“0”的第一电荷；及将所述存取线充电到致使所述多个存储器单元的相应存取装置接通的电压。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述控制器经配置以在将存储对应于第二操作数的电荷的存储器单元耦合到所述感测线之前将所述感测线的电压修改为小于所述平衡电压。15.根据权利要求14所述的设备，其中所述控制器经配置以将所述感测线的电压修改为比所述平衡电压小一量，所述量大于耦合存储对应于所述第二操作数的所述电荷的所述存储器单元可修改所述感测线的电压的量。16.根据权利要求7到12中任一权利要求所述的设备，其中所述控制器经配置以将所述感测线的所述电压感测为从所述平衡电压修改了所述第一电荷的倍数加对应于所述第二操作数的所述电荷。17.根据权利要求7到12中任一权利要求所述的设备，其中所述控制器经配置以感测去往感测放大器的所述第一电荷，且其中存储所述第一电荷包含将所述第一电荷存储到耦合到同一感测线的两个存储器单元。18.根据权利要求7到12中任一权利要求所述的设备，其中所述控制器经配置以在隔离所述多个存储器单元与所述感测线之后且在将所述多个所述存储器单元的存取线充电之前将所述感测线平衡到所述平衡电压。19.一种设备，其包括：存储器单元阵列；及感测放大器，其经由感测线耦合到所述存储器单元阵列；及控制器，其耦合到所述存储器单元阵列，其中所述控制器经配置以：将对应于逻辑操作的第一操作数的第一电荷同时存储到耦合到多个存取线且耦合到同一感测线的存储器单元；将所述多个存取线充电到电压使得第一逻辑状态的数据值将致使耦合到其的存取装置接通，且使得第二逻辑状态的数据值将致使耦合到其的所述存取装置关断；及在将所述多个存取线充电之后将存储对应于所述逻辑操作的第二操作数的电荷的存储器单元耦合到所述感测线，而无需在将所述多个存取线充电之后进行平衡操作。20.根据权利要求19所述的设备，其中所述控制器经配置以在将所述多个存储器单元与所述感测线隔离之后将所述多个存取线充电到感测线平衡电压加存储器单元存取装置阈值电压的一部分。21.一种方法，其包括：将对应于逻辑操作的第一操作数的第一电荷存储到耦合到感测线的多个存储器单元；将所述多个所述存储器单元的存取线充电到所述感测线被充电到的电压加存储器单元存取装置的阈值电压的某一部分；隔离所述多个存储器单元与所述感测线；将存储对应于所述逻辑操作的第二操作数的电荷的存储器单元耦合到所述感测线；及感测所述感测线的电压作为所述逻辑操作的结果。22.根据权利要求21所述的方法，其中将所述存取线充电包含将所述存取线充电到一电压范围内，所述电压范围是从存储器单元存取装置的阈值电压到所述存储器单元存取装置的所述阈值电压加所述感测线被充电到的电压。23.根据权利要求21所述的方法，其中将所述存取线充电包含将所述存取线充电到一电压范围内，所述电压范围是从存储器单元存取装置的所述阈值电压到所述存储器单元存取装置的所述阈值电压加感测线平衡电压。24.根据权利要求21所述的方法，其中将所述存取线充电包含将所述存取线充电到一电压范围内，所述电压范围是从存储器单元存取装置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦·E·胡申，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US