【技术实现步骤摘要】
本公开涉及集成电路，特别是涉及一种存内计算架构及其操作策略。
技术介绍
1、与非门存储器（not and flash，nand）是一种非易失存储器，nand flash存储器具有高存储密度、低成本、长寿命和低功耗等优点，在固态硬盘、移动闪存（usb flashdisk）、存储卡和嵌入式系统等领域均有广泛应用。
2、当前，nand flash存储器通过垂直堆叠的方式提高存储密度，利用垂直方法将存储单元串联连接，从而实现了更高的存储密度和更低的成本。然而，nand flash存储器的计算并行度和计算效率很低，如何有效提升nand flash的计算效率是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对现有技术中的问题提供一种存内计算架构及其操作策略。
2、为了实现上述目的，第一方面，本公开提供了一种存内计算架构，包括：
3、存储阵列，所述存储阵列包括存储串、源线、字线和位线；所述存储串包括沿第一方向串联的多个存储单元，所述存储单元包括并联的存储晶体管和旁路电阻，所述存储串通过下选通管与所述源线连接，通过上选通管与所述位线连接，所述存储单元的控制端与所述字线连接；
4、驱动及探测电路，与所述源线连接，所述驱动及探测电路被配置为向所述源线注入读取电流，探测并输出所述源线的电压信号；
5、外围电路，与所述字线、位线连接，所述外围电路被配置为控制所述字线和所述位线的电压。
6、可选地，所述源线设于所述存储串的下方，所
7、所述字线，沿所述第一方向排列，所述字线与同层的所述存储单元的所述控制端相连；
8、所述位线设于所述存储串的上方，所述位线沿所述第二方向延伸、沿所述第三方向排布，所述位线与沿所述第二方向排列的所述存储串的所述上选通管的第二端相连；
9、其中，沿所述第二方向排布的多个所述存储串分别与沿所述第二方向排布的多个所述源线相连。
10、可选地，所述旁路电阻的电阻值大于所述存储晶体管导通时的沟道等效电阻、小于所述存储晶体管关断时的沟道等效电阻。
11、可选地，沿所述第一方向，所述驱动及探测电路集成在所述源线下方，所述外围电路集成在所述位线上方；其中，所述驱动及探测电路包括：
12、电流产生电路，用于产生读取电流；
13、电流镜，用于复制所述读取电流并向所述源线注入所述读取电流；
14、源跟随器，用于读取所述源线的所述电压信号；
15、模数转换器，用于将所述电压信号转换为数字信号后输出。
16、可选地，还包括：
17、控制逻辑电路，所述控制逻辑电路分别与所述驱动及探测电路和所述外围电路连接；
18、所述控制逻辑电路被配置为：根据权重写入策略，将权重信息部署到所述存储单元，以所述存储单元的阈值电压表示所述权重信息；
19、向所述字线施加读取电压或导通电压，并向所述源线输入读取电流；
20、根据所述源线产生的电压降，计算所述存储串中关断的所述存储晶体管的数量，并输出计算结果。
21、第二方面，本公开提供了一种存内计算架构的操作策略，包括：
22、根据权重写入策略，将权重信息部署到存储单元，以所述存储单元的阈值电压表示所述权重信息；
23、向字线施加读取电压或导通电压，向源线输入读取电流；
24、根据所述源线产生的电压降，计算存储串中关断的存储晶体管的数量，并输出计算结果。
25、可选地，所述根据权重写入策略，将权重信息部署到存储单元，以所述存储单元的阈值电压表示所述权重信息，包括：
26、将权重矩阵的各元素编码为二进制数值权重“1”或权重“0”；
27、根据所述权重矩阵与所述存储单元的映射关系，向所述权重元素对应的所述存储单元施加编程电压或擦除电压，调整所述存储单元的阈值电压为高阈值电压或低阈值电压，所述高阈值电压对应权重“1”，所述低阈值电压对应权重“0”。
28、可选地，所述向字线施加读取电压或导通电压，包括：
29、将激活向量的各元素编码为二进制数值；
30、根据所述激活向量与所述字线的映射关系，向编码后的激活值“1”对应的所述字线施加所述读取电压，向编码后的激活值“0”对应的所述字线施加所述导通电压，所述导通电压大于所述读取电压。
31、可选地，所述向字线施加读取电压或导通电压，向源线输入读取电流，还包括：
32、调整所述字线的电压和所述读取电流，以使所述存储晶体管导通时，所述存储单元的电流流经所述存储晶体管，所述存储晶体管关断时，所述存储单元的电流流经旁路电阻，在所述存储单元的两侧产生电压降。
33、可选地，所述根据所述源线产生的电压降，计算所述存储串中关断的所述存储晶体管的数量，并输出计算结果，包括：
34、对所述存储单元的权重与所述存储单元连接的所述字线的激活值执行乘法运算，得到所述存储单元的电压降为1或0；
35、对所述存储串的所述存储单元的电压降执行加法运算，得到所述存储串中所述存储晶体管关断的数量。
36、本公开的存内计算架构及其操作策略具有如下有益效果：
37、本公开的存内计算架构集成了存储阵列、驱动及探测电路以及外围电路，实现了数据的存储和计算的高度集成，能够直接在存储阵列内部对数据进行处理，无需将数据读出至外部处理器再进行计算，避免数据向外部传输导致的延迟和能耗；本实施例的存内计算架构可以利用存储阵列的架构执行计算任务，可以并行地对多个存储串进行运算，通过检测每个存储单元对应的源线的电压变化，从源线读出计算结果，实现了高效的计算效率。
38、本公开的存内计算架构的操作策略，利用存内计算架构实现基于电压域的存内计算策略，通过控制存储单元的阈值电压来表征权重信息，并通过检测源线上的电压降来快速计算存储串中关断的存储晶体管的数量，不仅提高了计算并行度和计算效率，还减少了数据传输的功耗，为神经网络等计算密集型应用提供支持。
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1.一种存内计算架构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的存内计算架构，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的存内计算架构，其特征在于，所述旁路电阻的电阻值大于所述存储晶体管导通时的沟道等效电阻、小于所述存储晶体管关断时的沟道等效电阻。
4.根据权利要求3所述的存内计算架构，其特征在于，沿所述第一方向，所述驱动及探测电路集成在所述源线下方，所述外围电路集成在所述位线上方；其中，所述驱动及探测电路包括：
5.根据权利要求1所述的存内计算架构，其特征在于，还包括：
6.一种存内计算架构的操作策略，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的存内计算架构的操作策略，其特征在于，所述根据权重写入策略，将权重信息部署到存储单元，以所述存储单元的阈值电压表示所述权重信息，包括：
8.根据权利要求7所述的存内计算架构的操作策略，其特征在于，所述向字线施加读取电压或导通电压，包括：
9.根据权利要求6所述的存内计算架构的操作策略，其特征在于，所述向字线施加读取电压或导通电压，向源线输入读取电流
10.根据权利要求9所述的存内计算架构的操作策略，其特征在于，所述根据所述源线产生的电压降，计算所述存储串中关断的所述存储晶体管的数量，并输出计算结果，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种存内计算架构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的存内计算架构，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的存内计算架构，其特征在于，所述旁路电阻的电阻值大于所述存储晶体管导通时的沟道等效电阻、小于所述存储晶体管关断时的沟道等效电阻。
4.根据权利要求3所述的存内计算架构，其特征在于，沿所述第一方向，所述驱动及探测电路集成在所述源线下方，所述外围电路集成在所述位线上方；其中，所述驱动及探测电路包括：
5.根据权利要求1所述的存内计算架构，其特征在于，还包括：
6.一种存内计算架构的操作策略，其特征在于，包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：王宗巍，罗天阳，蔡一茂，李劲杉，黄如，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
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