하드웨어 기반 인공 신경망 제공 장치
HARDWARE-BASED ARTIFICIAL NEURAL NETWORK DEVICE
특허 요약
본 발명의 일 측면에 따른 하드웨어 기반 인공 신경망 제공 장치는, 복수의 커패시터 기반 시냅스 셀을 포함하며, 각 시냅스 셀은 기록되는 가중치에 따라 정전용량이 가변하는 것인, 시냅스 어레이; 상기 시냅스 어레이의 워드라인에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 워드라인 선택부; 상기 시냅스 어레이의 비트라인의 일단에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 비트라인 충전부; 및 상기 시냅스 어레이의 비트라인의 타단에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 비트라인 방전부를 포함한다.
청구항
번호청구항
1

하드웨어 기반 인공 신경망 제공 장치에 있어서,복수의 커패시터 기반 시냅스 셀을 포함하며, 각 시냅스 셀은 기록되는 가중치에 따라 정전용량이 가변하는 것인, 시냅스 어레이;상기 시냅스 어레이의 워드라인에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 워드라인 선택부;상기 시냅스 어레이의 비트라인의 일단에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 비트라인 충전부; 상기 시냅스 어레이의 비트라인의 타단에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 비트라인 방전부 및상기 인공 신경망 제공 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,상기 제어부는 상기 워드라인 선택부를 구동하여, 상기 시냅스 어레이에 접속된 시냅스 전 뉴런의 출력에 의해 선택된 워드라인들을 제 1 시간동안 접지시키는 동작과, 상기 비트라인 충전부를 구동하여, 상기 선택된 워드라인에 접속된 시냅스 셀의 커패시터를 제 2 시간 동안 충전시키는 동작과,상기 비트라인 방전부를 구동하여, 상기 선택된 워드라인에 접속된 시냅스 셀의 커패시터를 제 3 시간 동안 방전시키는 동작을 수행하되,상기 제 1 시간동안 상기 충전시키는 동작과 방전시키는 동작이 순차적으로 일어나는 것인, 하드웨어 기반 인공 신경망 제공 장치.

2

제1항에 있어서,상기 시냅스 셀은 외부 인가 전압에 정전 용량이 가변되는 반도체 메모리 소자로 구현되는 것인, 하드웨어 기반 인공 신경망 제공 장치.

3

제1항에 있어서,상기 워드라인 선택부는시냅스 전 뉴런의 출력에 따라 상기 시냅스 어레이의 선택된 워드라인을 접지시키고, 비선택된 워드라인은 플로팅 상태로 유지하는 것인, 하드웨어 기반 인공 신경망 제공 장치.

4

제1항에 있어서,상기 비트라인 충전부는 하이레벨 전압을 상기 비트라인의 일단에 각각 인가하는 제 1 극성의 스위칭 소자를 복수개 포함하고,상기 비트라인 방전부는 로우레벨 전압을 상기 비트라인의 타단에 각각 인가하는 제 2 극성의 스위칭 소자를 복수개 포함하는 것인, 하드웨어 기반 인공 신경망 제공 장치.

5

삭제

6

제1항에 있어서,상기 제어부의 동작에 따라, 상기 시냅스 어레이의 비트라인 단위로 출력되는 전류량은 시냅스 전 뉴런의 출력이 각 시냅스 셀의 가중치와 행렬 곱된 값을 모사하는 것인, 하드웨어 기반 인공 신경망 제공 장치.

7

행렬 연산 장치에 있어서,복수의 커패시터 기반 시냅스 셀을 포함하며, 각 시냅스 셀은 기록되는 가중치에 따라 정전용량이 가변하는 것인, 시냅스 어레이;상기 시냅스 어레이의 워드라인에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 워드라인 선택부;상기 시냅스 어레이의 비트라인의 일단에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 비트라인 충전부; 상기 시냅스 어레이의 비트라인의 타단에 각각 접속되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 비트라인 방전부 및상기 시냅스 어레이, 워드라인 선택부, 비트라인 충전부 및 비트라인 방전부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,상기 제어부는 상기 시냅스 어레이에 전달되는 입력 신호에 따라 상기 워드라인 선택부의 스위칭 소자를 활성화시켜, 선택된 워드라인들을 제 1 시간동안 접지시킨 상태에서, 상기 비트라인 충전부를 구동하여, 상기 선택된 워드라인에 접속된 시냅스 셀의 커패시터를 제 2 시간 동안 충전시키는 동작과,상기 비트라인 방전부를 구동하여, 상기 선택된 워드라인에 접속된 시냅스 셀의 커패시터를 제 3 시간 동안 방전시키는 동작을 순차적으로 수행하는 것인, 행렬 연산 장치.

8

제7항에 있어서,상기 제어부는 상기 시냅스 셀에 기록될 가중치를 조절하여 각 시냅스 셀의 정전용량을 조절하는 것인, 행렬 연산 장치.

9

삭제

10

제7항에 있어서,상기 제어부의 동작에 따라, 상기 시냅스 어레이의 비트라인 단위로 출력되는 전류량은 시냅스 전 뉴런의 출력이 각 시냅스 셀의 가중치와 행렬 곱된 값을 모사하는 것인, 행렬 연산 장치.

11

제7항에 있어서,상기 워드라인 선택부는시냅스 전 뉴런의 출력에 따라 상기 시냅스 어레이의 선택된 워드라인을 접지시키고, 비선택된 워드라인은 플로팅 상태로 유지하는 것인, 행렬 연산 장치.

12

제7항에 있어서,상기 비트라인 충전부는 하이레벨 전압을 상기 비트라인의 일단에 각각 인가하는 제 1 극성의 스위칭 소자를 복수개 포함하고,상기 비트라인 방전부는 로우레벨 전압을 상기 비트라인의 타단에 각각 인가하는 제 2 극성의 스위칭 소자를 복수개 포함하는 것인, 행렬 연산 장치.

도면대표도면