识别系统及其静态随机存取内存单元技术方案

本发明专利技术是一种识别系统及其静态随机存取内存单元。所述静态随机存取内存单元包含交叉耦接的第一反向器与第二反向器；第一存取电晶体，受控于字元线以存取第一反向器的输出；第二存取电晶体，受控于字元线以存取第二反向器的输出；第一通路电晶体，受控于第一反向器的输出，用以让共模电压通过；第二通路电晶体，受控于第二反向器的输出，用以让输入信号通过；及电容器，分别借由第一通路电晶体与第二通路电晶体，切换耦接共模电压与输入信号。本发明专利技术具有低功耗或/且提升频宽的优点。具有低功耗或/且提升频宽的优点。具有低功耗或/且提升频宽的优点。

【技术实现步骤摘要】
识别系统及其静态随机存取内存单元


[0001]本专利技术是有关识别技术，特别是关于一种使用神经网络的识别系统。

技术介绍

[0002]语音活动侦测(voice activity detection,VAD)可用以侦测或识别人类的语音。语音活动侦测可触发基于语音的应用，例如苹果电脑(Apple)公司的虚拟助理Siri(Speech Interpretation and Recognition Interface，语音解析及辨识界面)。语音活动侦测为一种前端装置，其通常为一种永开启(always
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on)且为低功率系统。
[0003]现代电脑架构是约翰
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冯纽曼(John von Neumann)在1945年提出，但是程序内存与资料内存之间共享的汇流排(bus)会造成冯纽曼瓶颈。由于单一汇流排仅能在单一时间存取程序内存或资料内存其中一个，因此处理能力远低于中央处理器的操作速率。当中央处理器被要求处理大量资料时，将严重限制中央处理器的有效处理速率。中央处理器持续被迫等待，才能将所需资料移至内存或从内存取出。
[0004]内存内运算(Computing
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in
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Memory,CIM)是一种整合运算与内存的技术。将运算嵌入内存可减少资料的搬移，使得能量的使用更有效率，且大量并行操作可节省频宽。内存内运算有助于边缘运算(edge computing)，其为一种将运算与资料储存靠近资料源的分散式运算方式，可应用于物联网(Internet of Things,IoT)的机器学习。
[0005]因此，亟需提出一种新颖机制，以增进低功率或/且高频宽系统(例如语音识别系统)的效能。

技术实现思路

[0006]鉴于上述，本专利技术实施例的目的之一在于提出一种包含静态随机存取内存(Static Random Access Memory,SRAM)单元(cell)的识别系统，其采用电荷重新分配(charge redistribution)原理以产生累加信号，具有低功耗或/且提升频宽。
[0007]本专利技术是一种静态随机存取内存单元，包含：第一反向器，连接于地与电源之间；第二反向器，连接于该地与该电源之间，该第一反向器与该第二反向器交叉耦接；第一存取电晶体，受控于字元线以存取该第一反向器的输出，其借由第一位元线以进行传送；第二存取电晶体，受控于该字元线以存取该第二反向器的输出，其借由第二位元线以进行传送；第一通路电晶体，受控于该第一反向器的输出，用以让共模电压通过；第二通路电晶体，受控于该第二反向器的输出，用以让输入信号通过；及电容器，分别借由该第一通路电晶体与该第二通路电晶体，切换耦接该共模电压与该输入信号。
[0008]较佳地，更包含：开关，借以让该电容器切换连接至该第一通路电晶体与该第二通路电晶体的输出，该开关受控于取样时脉信号。
[0009]较佳地，该开关于取样阶段为导通，使得该电容器的下板经取样而得到取样电压，而该电容器的上板耦接至该共模电压；该开关于量化阶段为断开，该电容器的下板借由反向开关，切换耦接至参考电压，该反向开关受控于反向取样时脉信号，其相对于该取样时脉
信号具有相反极性，而该电容器的上板得到该取样电压。
[0010]较佳地，更包含：第一切换电晶体，串联于该第一通路电晶体；及第二切换电晶体，串联于该第二通路电晶体；其中该第一通路电晶体借由该第一切换电晶体，以间接接收该共模电压，该第一切换电晶体受控于取样时脉信号；且该第二通路电晶体借由该第二切换电晶体，以间接接收该输入信号，该第二切换电晶体受控于该取样时脉信号。
[0011]较佳地，该第一切换电晶体与该第二切换电晶体在取样阶段为导通，使得该电容器的下板经取样而得到取样电压，而该电容器的上板耦接至该共模电压；该第一切换电晶体与该第二切换电晶体在量化阶段为断开，该电容器的下板借由反向开关，切换耦接至参考电压，该反向开关受控于反向取样时脉信号，其相对于该取样时脉信号具有相反极性，而该电容器的上板得到该取样电压。
[0012]较佳地，该第一反向器包含第一电晶体与第二电晶体，串联于该地与该电源之间，其中该第二电晶体的型态相反于该第一电晶体；该第二反向器包含第三电晶体与第四电晶体，串联于该地与该电源之间，其中该第四电晶体的型态相反于该第三电晶体。
[0013]根据本专利技术实施例，识别系统包含多个静态随机存取内存单元及量化器。静态随机存取内存单元排列成行，每一行的静态随机存取内存单元分别接收相应输入信号并产生相应输出信号，其相连接以产生子信号，且所有行的子信号相连接以产生累加信号。量化器接收累加信号以产生数字输出，该量化器包含至少一个电容器阵列，其与静态随机存取内存单元共享。
[0014]较佳地，该量化器包含循续渐近式模拟至数字转换器。
[0015]较佳地，该循续渐近式模拟至数字转换器包含：第一数字至模拟转换器，其包含电容器阵列；第二数字至模拟转换器，其包含电容器阵列；比较器，其接收该第一数字至模拟转换器的输出、该第二数字至模拟转换器的输出及该累加信号；及循续渐近式逻辑，接收该比较器的比较结果，据以产生该数字输出。
[0016]较佳地，包含神经网络，其包含：输入层，其节点接收该输入信号；第一层，其节点接收该输入层的输出；及输出层，其节点接收该第一层的输出，据以识别该输入信号；其中该多个静态随机存取内存单元构成该输入层的节点。
[0017]较佳地，该第一层的每一节点包含：数字至模拟转换器，包含电容器阵列，其包含多个电容器；其中该多个电容器的上板连接在一起作为该数字至模拟转换器的输出；该多个电容器的下板切换接收该输入层的数字输出或反向数字输出。
[0018]较佳地，该多个静态随机存取内存单元的每一个包含：第一反向器，连接于地与电源之间；第二反向器，连接于该地与该电源之间，该第一反向器与该第二反向器交叉耦接；第一存取电晶体，受控于字元线以存取该第一反向器的输出，其借由第一位元线以进行传送；第二存取电晶体，受控于该字元线以存取该第二反向器的输出，其借由第二位元线以进行传送；第一通路电晶体，受控于该第一反向器的输出，用以让共模电压通过；第二通路电晶体，受控于该第二反向器的输出，用以让输入信号通过；及电容器，分别借由该第一通路电晶体与该第二通路电晶体，切换耦接该共模电压与该输入信号；其中不同行的该多个静态随机存取内存单元的电容器分别具有加权二进位值。
[0019]较佳地，该静态随机存取内存单元更包含：开关，借以让该电容器切换连接至该第一通路电晶体与该第二通路电晶体的输出，该开关受控于取样时脉信号。
[0020]较佳地，该开关于取样阶段为导通，使得该电容器的下板经取样而得到取样电压，而该电容器的上板耦接至该共模电压；该开关于量化阶段为断开，该电容器的下板借由反向开关，切换耦接至参考电压，该反向开关受控于反向取样时脉信号，其相对于该取样时脉信号具有相反极性，而该电容器的上板得到该取样电压。
[0021]较佳地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静态随机存取内存单元，其特征在于，包含：第一反向器，连接于地与电源之间；第二反向器，连接于该地与该电源之间，该第一反向器与该第二反向器交叉耦接；第一存取电晶体，受控于字元线以存取该第一反向器的输出，其借由第一位元线以进行传送；第二存取电晶体，受控于该字元线以存取该第二反向器的输出，其借由第二位元线以进行传送；第一通路电晶体，受控于该第一反向器的输出，用以让共模电压通过；第二通路电晶体，受控于该第二反向器的输出，用以让输入信号通过；及电容器，分别借由该第一通路电晶体与该第二通路电晶体，切换耦接该共模电压与该输入信号。2.根据权利要求1所述的静态随机存取内存单元，其特征在于，更包含：开关，借以让该电容器切换连接至该第一通路电晶体与该第二通路电晶体的输出，该开关受控于取样时脉信号。3.根据权利要求2所述的静态随机存取内存单元，其特征在于，该开关于取样阶段为导通，使得该电容器的下板经取样而得到取样电压，而该电容器的上板耦接至该共模电压；该开关于量化阶段为断开，该电容器的下板借由反向开关，切换耦接至参考电压，该反向开关受控于反向取样时脉信号，其相对于该取样时脉信号具有相反极性，而该电容器的上板得到该取样电压。4.根据权利要求1所述的静态随机存取内存单元，其特征在于，更包含：第一切换电晶体，串联于该第一通路电晶体；及第二切换电晶体，串联于该第二通路电晶体；其中该第一通路电晶体借由该第一切换电晶体，以间接接收该共模电压，该第一切换电晶体受控于取样时脉信号；且该第二通路电晶体借由该第二切换电晶体，以间接接收该输入信号，该第二切换电晶体受控于该取样时脉信号。5.根据权利要求4所述的静态随机存取内存单元，其特征在于，该第一切换电晶体与该第二切换电晶体在取样阶段为导通，使得该电容器的下板经取样而得到取样电压，而该电容器的上板耦接至该共模电压；该第一切换电晶体与该第二切换电晶体在量化阶段为断开，该电容器的下板借由反向开关，切换耦接至参考电压，该反向开关受控于反向取样时脉信号，其相对于该取样时脉信号具有相反极性，而该电容器的上板得到该取样电压。6.根据权利要求1所述的静态随机存取内存单元，其特征在于，该第一反向器包含第一电晶体与第二电晶体，串联于该地与该电源之间，其中该第二电晶体的型态相反于该第一电晶体；该第二反向器包含第三电晶体与第四电晶体，串联于该地与该电源之间，其中该第四电晶体的型态相反于该第三电晶体。7.一种识别系统，其特征在于，包含：多个静态随机存取内存单元，排列成行，每一行的静态随机存取内存单元分别接收相应输入信号并产生相应输出信号，其相连接以产生子信号，且所有行的子信号相连接以产生累加信号；及量化器，接收该累加信号以产生数字输出，该量化器包含至少一个电容器阵列；
其中该至少一个电容器阵列与该多个静态随机存取内存单元共享。8.根据权利要求7所述的识别系统，其特征在于，该量化器包含循续渐近式模拟至数字转换器。9.根据权利要求8所述的识别系统，其特征在于，该循续渐近式模拟至数字转换器包含：第一数字至模拟转换器，其包含电容器阵列；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟立，张顺志，
申请(专利权)人：奇景光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：