[发明专利]存储器元件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种存储器元件及其制造方法，该存储器元件包括用于执行积项和操作的一立体存储单元阵列，立体存储单元阵列中的多个存储单元设置在多条垂直线与多条水平线的交叉点上，这些存储单元具有多个可写入电导。一栅极驱动器，耦接至多条栅极线，用来施加控制栅极电压，以结合存储单元的可写入电导来对应积项和操作中的多个乘积项的权重W_xyz。一输入驱动器，用来施加多个电压至立体存储单元阵列中的存储单元，以对应多个输入变量X_y。一感测电路感测来自立体存储单元阵列中的存储单元的电流总和，以对应积项和。

技术领域

本发明属于数据存储和运算电路技术领域，涉及一种存储器元件及其制作方法，特别是有关于一种可以用于执行积项和(sum-of-products)操作的电路。

背景技术

在神经形态工程学(neuromorphic computing systems)、机器学习系统(machinelearning systems)以及用于某一些以线性代数为基础的式运算的电路中，积项和函数可能是一个重要的组成部分。此函数可以用算式表示如下：

此算式中，每一个乘积项是一个输入变量X_i与一个权重W_i二者的乘积。其中，权重W_i在这些乘积项(terms)中是可变化的，例如权重W_i可以对应输入变量X_i的系数改变而产生变化。

积项和函数可以被理解为一种使用交叉点阵列架构(cross-point arrayarchitectures)的电路操作。其中阵列架构中多个存储单元的电子特性(electricalcharacteristics)可以实现此函数。

在高速运算中实施，需要有一个非常大的阵列，以使多个操作可以被平行地执行，或者可以对非常大的积项和级数(sum-of-products series)进行运算。

因此有需要提供一种适用于在大型阵列中实施积项和操作的结构。

发明内容

一种存储器元件，包括用于执行积项和操作的立体存储单元阵列(3D array ofcells)，立体存储单元阵列中的存储单元设置在多条垂直线与多条水平线的交叉点上，存储单元具有可写入电导(programmable conductances)。其中存储单元可以用设置在多条垂直线与多条水平线的交叉点上的多个电荷储存结构(charge storage structures)来实现。一栅极驱动器(gate driver)可以被耦接至多条栅极线，用来施加控制栅极电压(control gate voltages)，以结合存储单元的可写入电导来对应积项和操作中的多个乘积项的权重W_xyz。一输入驱动器(input driver)，用来施加多个电压至立体存储单元阵列中的存储单元，以对应多个输入变量X_y。一感测电路(sensing circuit)感测来自立体存储单元阵列中的存储单元的电流总和(sum-of-currents)，以对应积项和。

本文所述的实施例中，多条垂直线与多条水平线的其中一个可以包括多条存储单元本体线(cell body lines)，多条垂直线与多条水平线的另一个可以包括多条栅极线。每一条存储单元本体线包括沿着存储单元本体线平行延伸的第一导线和第二导线以及多个存储单元本体(cell bodies)。其中，存储单元本体包括位于存储单元本体线和栅极线的交叉点上的多个电荷储存结构。这些存储单元本体连接在第一导线与第二导线之间，且配置来作为多个第一源/漏极端、多个第二源/漏极端与立体存储单元阵列中的存储单元的多个通道。每一条栅极线包括配置来作为立体存储单元阵列中的存储单元之一的控制栅极(control gates)的导体，邻接位于这些栅极线和存储单元本体线的交叉点上的多个电荷储存结构。