[发明专利]一种补码映射的RRAM存算一体芯片及电子设备

权利要求书

1.一种补码映射的RRAM存算一体芯片，包括控制选通模块、RRAM阵列模块、补码量化模块，其特征在于，所述控制选通模块接收输入信号，连接于RRAM阵列模块中的位线BL、源线SL、字线WL上，对RRAM阵列模块进行选通与读写控制；补码量化模块连接于 RRAM阵列模块中的输出线RBL上，数字输入信号通过控制选通模块经过位线BL输入到RRAM阵列模块，经过RRAM阵列模块与其以补码形式存储的权重值相乘加后，输出模拟信号至补码量化模块；补码量化模块将模拟信号以补码形式完成量化，输出数字信号结果；

所述控制选通模块包括：解码选通单元和电平位移单元，解码选通单元接收输入信号，根据输入信号决定所需选通的RRAM阵列模块中的单元，并且采用电平位移单元对输入信号的电平进行平移后输出至RRAM阵列模块。

2.如权利要求1所述的一种补码映射的RRAM存算一体芯片，其特征在于，所述RRAM阵列模块由三个子阵列组成，三个子阵列为三个2T1R RRAM阵列，每个子阵列包含n行m列2T1R单元，每个2T1R单元包括阻变电阻、选通管以及输出管，每个2T1R单元根据其阻变电阻高低阻态的不同表示1/0两种状态，代表1bit数据；对于每N个2T1R单元存储一个权重数据，每N列分为一组，其中第一列为符号位列，第2到N列为数值位列。

3.如权利要求2所述的一种补码映射的RRAM存算一体芯片，其特征在于， 对于2T1RRRAM阵列，n bit权重值一次乘加运算将选通n列2T1R RRAM阵列，从而产生n个输出电流，输出至补码量化模块，具体的，2T1R RRAM阵列的字线WL起到选通作用，当对应权重值被选中时，则相应该组的n条字线WL接电源电压，反之则接地电压，对于被选通的单元，当输入信号为1，则位线BL接读电压Vread，且存储值为1，即阻变电阻为低阻态时，其相乘结果为1，对于相应输出线RBL产生输出电流I，当输入信号为0时，则对位线BL接地电压，相乘结果为0，输出电流也为0；同一列单元共用同一条输出线RBL，因此其输出电流将相互叠加，等效于其相乘结果叠加。

4.如权利要求3所述的一种补码映射的RRAM存算一体芯片，其特征在于，对于2T1RRRAM阵列中坐标为[n，m]的单元，当进行写操作时，字线WL[n]上连接高电压打开选通管，在位线BL与源线SL两端之间施加写电压Vset，将阻变电阻置为低阻态，相反，在位线BL与源线SL两端之间施加反向电压Vreset，将阻变电阻置为高阻态；当进行读操作时，字线WL[n]上连接高电压打开选通管，同时选通管与阻变电阻形成分压结构，如果输入信号为1，则在位线BL[m]与源线SL[m]之间施加正向读电压，如果此时阻变电阻为低阻状态，即存储1时，则输出管栅端电压接近位线BL端读电压，输出管处于弱亚阈值区，在输出线RBL[m]上产生输出电流，输出逻辑1，否则，在输出线RBL[m]上没有电流输出，输出逻辑0。

5.如权利要求1所述的一种补码映射的RRAM存算一体芯片，其特征在于，所述补码量化模块有8个，每个补码量化模块包括：8个电流电压转换电路、1个补码量化模数转换器和1个12路选1多路选择电路，RRAM阵列模块的输出通过12路选1多路选择电路选通，输出电流信号至电流电压转换电路，转换为电压信号后通过的补码量化模数转换器补码量化，输出数字信号结果。

6.如权利要求5所述的一种补码映射的RRAM存算一体芯片，其特征在于，所述12路选1多路选择电路是由12个NMOS管组成的多路选通管。