[发明专利]存算一体单元及逻辑功能可重构的存算一体电路

说明书

本发明提供一种逻辑功能可重构的存算一体电路，该电路包括：级联的输入级和N级输出级，输入级包括2^N个STT‑MTJ，之后每级的STT‑MTJ数量均为其前一级STT‑MTJ数量的一半，位于前一级的两个STT‑MTJ与后一级的一个STT‑MTJ构成两输入单输出的存算一体单元，通过不同的配置条件，每个两输入单输出的存算一体单元，用于实现“与非”、“或非”、“与”和“或”四种逻辑。本发明能够在同一电路架构下实现数据存储和逻辑计算，且可以实现不同逻辑功能重构。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种存算一体单元及逻辑功能可重构的存算一体电路。

背景技术

随着人工智能时代的到来，图像识别已成为智能系统必备的能力之一，图像识别通常分为特征提取与分类两大模块组成，而图像的边缘提取是特征提取中用途最广的方法之一。

常用的图像边缘提取算子有Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子、Kirsch算子、Robinson算子、Canny算子等。各算子的具体实现电路受限于器件特性和电路架构，存储和处理器是分离的，因此存在“存储墙”、“功耗墙”等问题，且功能单一。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种存算一体单元及逻辑功能可重构的存算一体电路，能够在同一电路架构下实现数据存储和逻辑计算，且可以实现不同逻辑功能重构。

一方面，本发明提供一种两输入单输出的存算一体单元，包括：两个输入STT-MTJ以及一个输出STT-MTJ，其中，

两个所述输入STT-MTJ的自由层侧作为电压输入端，连接操作电压的正端；

两个所述输入STT-MTJ的参考层侧与所述输出STT-MTJ的参考层侧连接；

所述输出STT-MTJ的自由层侧作为接地端，连接操作电压的负端；

或者，两个所述输入STT-MTJ的参考层侧作为电压输入端，连接操作电压的正端；

两个所述输入STT-MTJ的自由层侧与所述输出STT-MTJ的自由层侧连接；

所述输出STT-MTJ的参考层侧作为接地端，连接操作电压的负端。

可选地，所述两输入单输出的存算一体单元，用于实现“与非”、“或非”、“与”和“或”四种逻辑，

若所述输出STT-MTJ的初始化值为0，电压输入端与接地端之间施加的操作电压介于0.0731V～0.0908V，且两个所述输入STT-MTJ与所述输出STT-MTJ的关键尺寸比例为1:1:1，所述两输入单输出的存算一体单元实现“与非”逻辑；

若所述输出STT-MTJ的初始化值为0，电压输入端与接地端之间施加的操作电压介于0.0650V～0.0730V，且两个所述输入STT-MTJ与所述输出STT-MTJ的关键尺寸比例为1:1:1，所述两输入单输出的存算一体单元实现“或非”逻辑；

若所述输出STT-MTJ的初始化值为1，电压输入端与接地端之间施加的操作电压介于-0.202V～0.195V，且两个所述输入STT-MTJ与所述输出STT-MTJ的关键尺寸比例为1:1:0.5，所述两输入单输出的存算一体单元实现“与”逻辑；

若所述输出STT-MTJ的初始化值为1，电压输入端与接地端之间施加的操作电压介于-0.211V～0.205V，且两个所述输入STT-MTJ与所述输出STT-MTJ的关键尺寸比例为1:1:0.7，所述两输入单输出的存算一体单元实现“或”逻辑。

另一方面，本发明提供一种逻辑功能可重构的存算一体电路，包括：输入级，包括2^N个STT-MTJ，每个STT-MTJ分别存储1比特的数据；