本发明涉及电路设计,特别涉及一种基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路及方法、闪存存储器。
背景技术:
1、闪存的卷积运算是指利用闪存存储器件的物理特性,在存储单元内部直接实现卷积运算的计算方式,属于存算一体(compute-in-memory,cim)技术的一种前沿应用。其核心思想是将神经网络的权重参数存储在闪存单元中,并利用模拟域的欧姆定律和基尔霍夫电流定律完成乘加运算(mac),从而避免传统冯·诺依曼架构中“数据搬运”的瓶颈,显著提升能效与速度。
2、目前,在实现闪存卷积计算时,是基于二维函数生成新的函数。对于nand闪存,存在天然的两种维度,即水平(x)方向和竖直(y)方向。其中,y方向与位线(bl)的数目相关,天然存在维度的信息控制;x方向与块(block,blk)选择相关,相同平面(plane)下的不同块对应的位线是一样的,为实现卷积中x方向的多维权重,需要实现不同块同时操作,即所谓的multi-blk操作。
3、然而,现有的闪存multi-blk操作是对相同字线(wl)不同块施加同样的电压,即每个块的电压是一样的,因此无法灵活调整x方向的权重,限制了闪存卷积计算的应用;而且,如果要实现cim的传统闪存multi-blk操作需要同时使用多个控制源实现电压控制,因此占用了大量的芯片面积且功耗较高。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路及方法、闪存存储器,以至少解决如何在不显著增加芯片面积及功耗的同时灵活调整闪存的水平方向的多维权重的问题。
2、为解决上述技术问题,本发明提供一种基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,包括:
3、闪存阵列模块;
4、字线复用传送模块,与所述闪存阵列模块相连;所述字线复用传送模块用于生成字线选择信号以选择所述闪存阵列模块中的字线,并对所述闪存阵列模块中选择的块进行水平方向的电压施加;其中,块的权重依据施加的电压不同而不同;
5、块选择模块,与所述字线复用传送模块相连;所述块选择模块用于根据块选择信号生成块通路控制信号以控制所述字线复用传送模块生成字线选择信号;
6、锁存模块,与所述块选择模块相连;所述锁存模块用于寄存所述闪存阵列模块中块的水平方向的电压的使能信号。
7、可选的,在所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路中,所述锁存模块还用于根据块选择信号生成锁存信号;所述块选择模块用于根据块选择信号、锁存信号和模式使能信号生成块通路控制信号。
8、可选的,在所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路中,所述块选择模块包括与门、非门、或门和第一水平移位器;
9、所述与门的两个输入端分别接入锁存信号和模式使能信号,输出端与所述或门的一个输入端相连;所述非门的输入端接入块选择信号,输出端与所述或门的另一个输入端相连;所述或门的输出端与所述第一水平移位器的输入端相连;所述第一水平移位器的输出端输出第一块通路控制信号;所述块通路控制信号包括所述第一块通路控制信号。
10、可选的,在所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路中,所述块选择模块还包括第二水平移位器;所述第二水平移位器的输入端接入块选择信号,输出端输出第二块通路控制信号;所述块通路控制信号还包括所述第二块通路控制信号。
11、可选的,在所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路中,所述第一水平移位器接入第一电源电压,所述第二水平移位器接入第二电源电压,所述第一电源电压低于所述第二电源电压。
12、可选的,在所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路中,所述锁存模块包括锁存器;所述锁存器的输入端接入块选择信号,输出端输出锁存信号。
13、可选的,在所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路中,所述字线复用传送模块接入有多种偏置信号,根据块通路控制信号选择对应的偏置信号以生成对应的字线选择信号,根据生成的字线选择信号选择所述闪存阵列模块中对应的字线,并对所述闪存阵列模块中选择的块进行水平方向的电压施加。
14、为解决上述技术问题,本发明还提供一种基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制方法,应用于如上任一项所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,所述基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制方法包括:
15、提供块选择信号;
16、块选择模块根据块选择信号生成块通路控制信号;
17、字线复用传送模块根据块通路控制信号生成字线选择信号,以选择闪存阵列模块中的字线,并对闪存阵列模块中选择的块进行水平方向的电压施加;其中,块的权重依据施加的电压不同而不同;
18、锁存模块寄存闪存阵列模块中块的水平方向的电压的使能信号。
19、可选的,在所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制方法中,所述基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制方法还包括:
20、重复上述步骤,直至完成对闪存阵列模块中所有的块的水平方向的电压施加;其中,各个块施加的电压不同。
21、为解决上述技术问题,本发明还提供一种闪存存储器,包括如上任一项所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路。
22、本发明提供的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路及方法、闪存存储器,包括:闪存阵列模块;字线复用传送模块,与所述闪存阵列模块相连;所述字线复用传送模块用于生成字线选择信号以选择所述闪存阵列模块中的字线,并对所述闪存阵列模块中选择的块进行水平方向的电压施加;其中,块的权重依据施加的电压不同而不同;块选择模块,与所述字线复用传送模块相连;所述块选择模块用于根据块选择信号生成块通路控制信号以控制所述字线复用传送模块生成字线选择信号;锁存模块,与所述块选择模块相连;所述锁存模块用于寄存所述闪存阵列模块中块的水平方向的电压的使能信号。通过在现有闪存结构的基础上,增加锁存模块并优化块选择模块的功能,使得在不显著增加芯片面积及功耗的同时,能够利用锁存模块保持当前块的字线电压,进而利用块选择模块和字线复用传送模块依次进行块的电压设置以实现水平方向多维权重的灵活设置,解决了如何在不显著增加芯片面积及功耗的同时灵活调整闪存的水平方向的多维权重的问题。
1.一种基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,其特征在于,所述锁存模块还用于根据块选择信号生成锁存信号;所述块选择模块用于根据块选择信号、锁存信号和模式使能信号生成块通路控制信号。
3.根据权利要求2所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,其特征在于,所述块选择模块包括与门、非门、或门和第一水平移位器;
4.根据权利要求3所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,其特征在于,所述块选择模块还包括第二水平移位器;所述第二水平移位器的输入端接入块选择信号,输出端输出第二块通路控制信号;所述块通路控制信号还包括所述第二块通路控制信号。
5.根据权利要求4所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,其特征在于,所述第一水平移位器接入第一电源电压,所述第二水平移位器接入第二电源电压,所述第一电源电压低于所述第二电源电压。
6.根据权利要求2所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,其特征在于,所述锁存模块包括锁存器;所述锁存器的输入端接入块选择信号,输出端输出锁存信号。
7.根据权利要求1所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,其特征在于,所述字线复用传送模块接入有多种偏置信号,根据块通路控制信号选择对应的偏置信号以生成对应的字线选择信号,根据生成的字线选择信号选择所述闪存阵列模块中对应的字线,并对所述闪存阵列模块中选择的块进行水平方向的电压施加。
8.一种基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制方法,应用于如权利要求1~7任一项所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路,其特征在于,所述基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制方法包括:
9.根据权利要求8所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制方法,其特征在于,所述基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制方法还包括:
10.一种闪存存储器,其特征在于,包括如权利要求1~7任一项所述的基于卷积运算的闪存水平方向多维权重控制电路。