【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置等。注意，本专利技术的一个方式不局限于上述。本说明书等所公开的专利技术的一个方式的涉及一种物体、方法或制造方法。此外，本专利技术的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。由此，更具体而言，作为本说明书所公开的本专利技术的一个方式的的例子可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置(存储器装置)、这些装置的驱动方法或者这些装置的制造方法。
技术介绍
1、对通过组合将氧化物半导体用于沟道形成区域的晶体管(以下称为os晶体管)与将硅用于沟道形成区域的晶体管(以下称为si晶体管)来能够保持对应于数据的电荷的半导体装置已在进行技术开发。
2、通过使该半导体装置具有对保持在触发器等中的程序或数据进行保存(也称为保留、储存或备份)或加载(也称为再生、恢复或重建)的结构，可以利用电源门控等实现低功耗化。因此，已在应用于包括cpu(中央处理器)等的半导体装置(例如参照专利文献1)。
3、在cpu中，通过逐次执行对应于程序或数据的处理，执行一系列处理(任务)。
4、cpu进行处理所需的数据或通过该处理而获取的数据在外围电路与cpu之间被收发。作为外围电路，根据用户的要求使用各种各样的外围电路。作为外围电路，例如可以举出dram(dynamic random access memory)接口、pci(peripheral component interf
5、在执行多个任务的情况下，通过将各任务分割成较小处理单位来依次执行各任务的处理单位，形成仿佛同时执行多个任务的状态。为了执行该处理，准备多个寄存器库(通用寄存器组)，根据各任务切换寄存器库来执行任务。
6、此外，在从程序的主例程转到子例程的情况下，在切换寄存器库之后执行该子例程的处理，在子例程的处理结束后，将寄存器库切换为原始的寄存器库，然后执行主例程的处理。
7、[先行技术文献]
8、[专利文献]
9、[专利文献1]日本专利申请公开第2013-9297号公报
技术实现思路
1、专利技术所要解决的技术问题
2、在cpu等运算装置中，在进行复杂处理时寄存器库不足的情况下需要先将对应于任务的寄存器的数据写入到外部存储器装置中并在再次执行该任务时将该数据从外部存储器装置写回到寄存器。在此情况下，外部存储器装置与寄存器之间的数据写入及写回消耗能量。通过准备大量的寄存器库，可以抑制外部存储器装置与寄存器之间的功耗，但是这会导致电路布局面积的增大。
3、另外，在进行模仿神经网络的运算处理的运算装置中，进行使用权重数据的数据组的运算。当将权重数据保存在外部存储器装置中时，在切换不同的权重数据的数据组而执行运算处理时，向外部存储器装置的访问频率增加，由此外部存储器装置与运算电路之间的数据的写入及写回消耗能量。此外，在向外部存储器装置访问的情况下，难以在短时间内进行权重数据的切换。
4、本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置等。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种在低功耗化方面占优势的具有新颖的结构的半导体装置等。此外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种运算性能优异的具有新颖的结构的半导体装置等。
5、注意，本专利技术的一个方式的目的不局限于上述目的。上述目的并不妨碍其他目的的存在。其他目的是上面没有提到而将在下面的记载中进行说明的目的。本领域技术人员可以从说明书或附图等的记载中导出并适当抽出上面没有提到的目的。注意，本专利技术的一个方式实现上述目的及/或其他目的中的至少一个目的。
6、解决技术问题的手段
7、本专利技术的一个方式是一种半导体装置，包括：包括寄存器的第一运算装置；以及包括存储电路、层选择电路及运算电路的第二运算装置，其中，第一运算装置及第二运算装置设置于在第一元件层上层叠多个第二元件层而成的元件层中，第一元件层设置有在具有沟道形成区域的半导体层中包含硅的第一晶体管，第二元件层设置有在具有沟道形成区域的半导体层中包含氧化物半导体的第二晶体管，寄存器包括触发器及数据保持电路，触发器及运算电路设置在第一元件层中，数据保持电路设置在包括触发器的第一元件层上的多个第二元件层的各层中，并且，存储电路及层选择电路设置在包括运算电路的第一元件层上的多个第二元件层的各层中。
8、在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，触发器的输入端子与数据保持电路的输出端子的每一个电连接，触发器的输出端子与数据保持电路的输入端子的每一个电连接，并且数据保持电路具有通过使第二晶体管成为非导通状态而保持对应于第一运算装置所执行的任务的数据的功能。
9、在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，存储电路包括与写入字线及读出字线电连接的存储单元，并且层选择电路具有输出向写入字线及读出字线供应的信号的功能。
10、在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，设置在不同的第二元件层中的存储电路各自包括在基于神经网络的运算处理时使用的权重数据，并且向运算电路输入的权重数据通过层选择电路进行切换。
11、在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，在从平面看时数据保持电路具有与触发器重叠的区域。
12、在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，在从平面看时存储电路具有与运算电路重叠的区域。
13、在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，氧化物半导体包含in、ga及zn。
14、在本专利技术的一个方式的半导体装置中，优选的是，运算电路具有进行积和运算的功能。
15、注意，本专利技术的其他方式记载于下面所述的实施方式中的说明及附图中。
16、专利技术效果
17、本专利技术的一个方式可以提供新颖的半导体装置等。此外，本专利技术的一个方式可以提供一种在低功耗化方面占优势的具有新颖的结构的半导体装置等。此外，本专利技术的一个方式可以提供一种运算性能优异的具有新颖的结构的半导体装置等。
18、注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本专利技术的一个方式并不需要具有所有上述效果。此外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的效果。
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1.一种半导体装置，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体装置，
3.根据权利要求1所述的半导体装置，
4.根据权利要求1所述的半导体装置，
5.根据权利要求1所述的半导体装置，
6.根据权利要求1所述的半导体装置，
7.根据权利要求1所述的半导体装置，
8.根据权利要求1所述的半导体装置，
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种半导体装置，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体装置，
3.根据权利要求1所述的半导体装置，
4.根据权利要求1所述的半导体装置，
【专利技术属性】
技术研发人员：黑川义元，八洼裕人，古谷一马，丰高耕平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：
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