[发明专利]一种半导体器件单元以及图像识别装置

说明书

本发明提供一种半导体器件单元以及图像识别装置，包括光电二极管和磁阻随机存储器，存储器可以为自旋转移力矩磁阻随机存储器或自旋轨道矩磁阻式随机存储器，光电二极管和磁阻随机存储器的底电极相互电连接，光电二极管和磁阻随机存储器的顶电极相互电连接。磁阻随机存储器有无限次重复写入及永久存储的特性，可以用于人工神经网络的权重计算，光电二极管感光后产生光电流信号，光电流的大小与磁阻随机存储器读取电流的量级相似，光电流流入磁阻随机存储器，从而可以用于人工神经网络图像识别。由于光电二极管为自驱动PN结器件，无需额外电源，能耗低且可以应用于断电的特殊环境中，同时，直接对模拟信号进行识别，实现更为智能的图像识别。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域，特别涉及一种半导体器件单元以及图像识别装置。

背景技术

图像识别是人工智能技术的一个重要领域，目前，在采集到要识别的图像之后，该图像以数字信号的形式传送至处理器中，处理器中预置有识别算法，在处理器中利用识别算法对图像进行对象识别。然而，处理器是需要外接电源才可以工作的，在一些特殊环境，例如野外或太空等，并不能得到应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半导体器件单元以及图像识别装置，利用半导体器件实现图像识别。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种半导体器件单元，包括：

衬底；

分别位于所述衬底上的光电二极管以及自旋转移力矩磁阻随机存储器，所述光电二极管包括由下至上依次层叠的底电极、第一掺杂类型半导体层、第二掺杂类型半导体层和顶电极，所述自旋转移力矩磁阻随机存储器包括由下至上依次层叠的底电极、磁性隧道结和顶电极；

其中，所述光电二极管的底电极通过第一电连线电连接至所述自旋转移力矩磁阻随机存储器的底电极，所述光电二极管的顶电极通过第二电连线电连接所述自旋转移力矩磁阻随机存储器的顶电极，所述第一电连线和/或所述第二电连线中连接有开关器件。

可选地，所述磁性隧道结包括由下至上依次层叠的第一磁性层、遂穿层、第二磁性层和保护层。

可选地，所述磁性隧道结还包括所述第一磁性层下的第一钉扎层和/或第二磁性层与保护层之间的第二钉扎层。

可选地，所述光电二极管为可见光、红外或紫外光电二极管。

一种半导体器件单元，包括：

衬底；

分别位于所述衬底上的光电二极管以及自旋轨道矩磁阻式随机存储器，所述光电二极管包括由下至上依次层叠的底电极、第一掺杂类型半导体层、第二掺杂类型半导体层和顶电极，所述自旋轨道矩磁阻式随机存储器包括由下至上依次层叠的底电极、自旋轨道耦合层、磁阻隧道结和顶电极；

其中，所述光电二极管的底电极通过第一电连线电连接至所述自旋轨道矩磁阻式随机存储器的底电极，所述光电二极管的顶电极通过第二电连线电连接所述自旋轨道矩磁阻式随机存储器的顶电极，所述第一电连线和/或所述第二电连线中连接有开关器件。

可选地，所述磁阻隧道结包括由下至上依次层叠的第一磁性层、遂穿层、第二磁性层以及保护层。

可选地，所述磁阻隧道结还包括所述第二磁性层与所述保护层之间的钉扎层。

可选地，所述光电二极管为可见光、红外或紫外光电二极管。

一种图像识别装置，包括多个上述任一的半导体器件单元，多个所述半导体器件单元中的自旋转移力矩磁阻随机存储器用于存储人工神经网络的权重，所述光电二极管的光电信号为图像识别模型的输入信号。