[发明专利]一种光电计算阵列及其自对准方法

说明书

本发明公开了一种光电计算阵列及其自对准方法。光电计算阵列包括由多个发光单元周期排列组成的发光阵列和由多个计算单元周期排列组成的计算阵列，计算阵列的周围设置有一圈或多圈对准单元，对准单元与计算单元的结构相同；发光单元的数量大于计算单元与对准单元的数量之和；发光单元发出的光入射到与其光学位置对应的计算单元和对准单元。本发明的光电计算阵列能够实现高精度的光输入，并大大提高光电计算的准确度，其自对准的方法简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及一种光电计算阵列及其自对准的方法，属于光学领域和半导体器件领域。

背景技术

光电计算单元为一种可以独立运算或者与目前电子计算技术相结合来进行运算的计算器件，其特点为：单器件即可实现“存-算一体功能”，集成度好，能效比高，兼容性强。

当光电计算单元组合为大型的光电计算阵列，来实现各种复杂的运算加速功能时，如何给大型阵列中的每一个光电计算单元进行精准并高效的光输入，是光电计算单元真正实用化道路上的一大障碍。因为传统计算器件中并不存在“光与电”混合参与运算的计算方式，更不存在大型光电计算阵列进行光输入的案例，因此找到行之有效的光输入方案，减少光输入串扰，提高光输入精度，增加光电计算单元的计算准确度，对于光电计算领域而言是一件迫在眉睫的事。

作为光输入的发光阵列在位置上必须与计算阵列“对准”，才能够实现高精度光输入，因为光电计算单元和发光单元的尺寸多为微米级别，如果发光阵列和计算阵列在位置上出现了几十个微米的偏差，就会导致多个计算单元没有对应的发光单元用于光输入，甚至导致整个发光阵列和计算阵列的光输入数据错位。

发明内容

针对以上现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可自动对准的光电计算阵列及其对准方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种光电计算阵列，包括由多个发光单元周期排列组成的发光阵列和由多个计算单元周期排列组成的计算阵列，计算阵列的周围设置有一圈或多圈对准单元，对准单元与计算单元的结构相同；所述发光单元的数量大于计算单元与对准单元的数量之和；发光单元发出的光入射到与其光学位置对应的计算单元和对准单元。

进一步地，所述计算单元包括载流子控制区、耦合区、以及光生载流子收集区和读出区；所述载流子控制区用于控制并调制光生载流子收集区和读出区内的载流子；所述光生载流子收集区和读出区中的收集区用于吸收发光单元发射的光子并收集产生的光生载流子；所述载流子控制区或者光生载流子收集区和读出区中的读出区与电信号连接，读出区用于输出被所述光生载流子和所述电信号作用后的载流子；所述耦合区连接收集区和读出区。

进一步地，所述计算单元包括P型半导体衬底，P型半导体衬底内的一侧为收集区，另一侧为读出区，读出区中包括浅槽隔离、通过离子注入形成的N型源端和N型漏端，所述浅槽隔离位于收集区和读出区之间；所述P型半导体衬底上方依次设有底层介质层、电荷耦合层、顶层介质层和控制栅极。

进一步地，所述计算单元包括作为载流子控制区的复位管、作为耦合区的光电子耦合引线，以及作为光生载流子收集区和读出区的光电二极管和读出管，光电二极管的N区通过光电子耦合引线连接到读出管的控制栅和复位管的源端上，复位管的漏端和读出管的漏端分别输入正电压。

本发明一种光电计算阵列的自对准方法，具体步骤如下：控制发光阵列在每一时刻只有某一行和某一列的发光单元发光，同时对准单元进入光输入状态并输入恒定的电输入量且实时输出计算结果，当与校准单元在光学位置上相对应的发光单元发光时，即可导致校准单元输出的计算结果发生改变，根据对准单元与计算阵列之间的相对距离从而获得发光阵列和计算阵列的对准关系，完成自对准。

本发明的光电计算阵列能够实现高精度的光输入，并大大提高光电计算的准确度。本发明自对准的方法简单，易于实现，能够在任意状态下获得计算阵列与发光阵列在光学上的对准关系，从而完成自对准。

附图说明