[发明专利]存储器中计算位单元

说明书

一种电荷共享存储器中计算(CIM)可以包括在XNOR输出节点与系统电压之间具有内部电容器的XNOR位单元。可替代地，一种电荷共享CIM可以包括在XNOR输出节点与读取位线之间具有内部电容器的XNOR位单元。可替代地，电荷共享CIM可以包括在XNOR与具有单独的写入位线和写入位线条的读取位线之间具有内部cap的XNOR位单元。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2019年7月3日提交的题为“存储器中计算位单元”的临时申请号62/870,650和于2019年12月6日提交的题为“存储器中计算位单元”的非临时申请号16/706,429的权益，两者均已转让给其受让人并且其全部内容通过引用明确并入本文。

技术领域

本公开一般涉及位单元，更具体地但不排他地涉及电荷共享存储器中计算(CIM)位单元。

背景技术

随着计算系统变得更加复杂，计算系统在操作期间处理更大数量的数据。这导致了涉及在存储设备中检索并存储数据的挑战。例如，计算系统使用多层计算节点，其中较深层基于较高层执行的计算结果来执行计算。这些计算有时可能依赖于向量的点积和绝对差的计算，通常通过对参数、输入数据和权重执行的乘法和累加(MAC)操作来计算。因为这些复杂计算系统操作可以包括许多这样的数据元件，所以这些数据元件通常存储在与执行MAC操作的处理元件分开的存储器中。

处理器内的操作计算通常比处理器与用于存储数据的存储器资源之间的数据传送快几个数量级。由于需要近距离高速缓存的大数据容量，所以将所有数据放置在高速缓存中更靠近处理器的位置对于绝大多数实际系统而言非常昂贵。因此，当数据存储在与处理元件分开的存储器中时，数据的传送成为计算系统计算的主要瓶颈。随着数据集大小的增加，计算系统用于在单独定位的存储器与处理元件之间移动数据的时间和功率/能量最终可能是实际执行计算所用的时间和功率的倍数。因此，需要减少或避免传送用于计算操作的数据的计算系统。

因而，需要克服包括本文中所提供的方法、系统和装置的传统途径的缺陷的系统、装置和方法。

发明内容

以下呈现和与本文中所公开的装置和方法相关联的一个或多个方面和/或示例有关的简化概要。如此，以下发明内容不应被视为与所有预期方面和/或示例有关的广泛概述，也不应将以下发明内容视为标识与所有预期方面和/或示例有关的关键元件或重要元件或划定与任何特定方面和/或示例相关联的范围。因而，以下发明内容的唯一目的在于以简化形式呈现和与本文中所公开的装置和方法有关的一个或多个方面和/或示例有关的某些概念，以领先于下文所呈现的具体实施方式。

在一个方面中，一种位单元电路包括位单元，耦合到系统电压和地；第一信号线，耦合到位单元；第二信号线，耦合到位单元；第三信号线，耦合到位单元；第四信号线，耦合到位单元；读取晶体管，耦合到第一读取信号线、位单元的输出以及第一读取位线；以及电容器，耦合到位单元输出和系统电压。

在另一方面中，一种位单元电路包括位单元，耦合到系统电压和地；第一信号线，耦合到位单元；第二信号线，耦合到位单元；第三信号线，耦合到位单元；第四信号线，耦合到位单元；读取晶体管，耦合到第一读取信号线、位单元的输出以及地；以及电容器，耦合到位单元输出和读取位线。

在又一方面中，一种位单元电路包括位单元，耦合到系统电压和地；第一信号线，耦合到位单元；第二信号线，耦合到位单元；第三信号线，耦合到位单元；第四信号线，耦合到位单元；读取晶体管，耦合到第一读取信号线、位单元的输出以及写入位线条；写入位线，耦合到第三信号线和第四信号线；以及电容器，耦合到位单元输出和读取位线。

在又一方面中，一种用于操作位单元电路的方法包括：将位单元电路重置为初始状态；向第一信号线施加第一电压信号；向第二信号线施加第二电压信号；将第一读取位线耦合到位单元电路的输出；以及采样第一读取位线的电压电平。