[发明专利]模拟向量-矩阵乘法运算电路以及芯片

说明书

本发明提供一种模拟向量‑矩阵乘法运算电路以及芯片，利用模拟向量‑矩阵乘法运算对其接收的模拟电流信号做矩阵乘加运算结果为输出电流累加值的特性，用多级低精度DAC组配实现高精度DAC的功能，各级DAC分别将数字输入信号的部分比特位转换为模拟电流信号；各级DAC所转换的比特位不存在重复位，各级DAC的数量大于等于待运算的数字输入信号的总数量；转换装置包括与多级DAC对应的多级转换电路，各级转换电路用于将对应的DAC输出的模拟电流信号转换为对应量级的模拟电压信号，然后将处理后的信号输至闪存处理阵列执行运算，以此实现利用多级低精度DAC组配实现高精度DAC的功能，降低电路面积与时延。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种模拟向量-矩阵乘法运算电路以及芯片。

背景技术

矩阵乘法运算广泛应用于图像处理、推荐系统、数据降维等数据挖掘领域，向量-矩阵乘法是一种常用的算术运算函数。随着对低性能与低功耗的极致追求，越来越多的系统采用硬件电路直接实现向量-矩阵乘法运算，尤其地，基于闪存单元的模拟向量-矩阵乘法运算电路得到芯片设计者的青睐。

现有的模拟向量-矩阵乘法电路通常需要设置DAC(数模转换电路)将多比特数字输入信号转换为模拟电流信号，再利用转换电路将模拟电流信号转换为模拟电压信号，进而利用闪存处理阵列对模拟电压信号进行模拟向量-矩阵乘法运算。其中，闪存处理阵列的每一行输入均需要对应一个高精度DAC(比如6比特，8比特，12比特等)。本领域技术人员都知道，高精度DAC通常面积比较大、建立时间(从开始输入至输出稳定的时间)比较长，因此，现有的模拟向量-矩阵乘法电路占用电路面积大，严重影响了电路的成本和处理频率。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种模拟向量-矩阵乘法运算电路以及芯片，通过利用低精度DAC合成高精度DAC，以减小电路的面积和建立时间，进而降低电路的成本，提低处理频率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提供一种模拟向量-矩阵乘法运算电路，包括：DAC模块、转换装置以及闪存处理阵列；其中，

该DAC模块包括用于将数字输入信号的全部比特位转换为多个模拟电流信号的多级DAC，各级DAC分别将数字输入信号的部分比特位转换为模拟电流信号；

各级DAC所转换的比特位不存在重复位，并且，各级DAC的数量大于等于待运算的数字输入信号的总数量；

该转换装置包括与该多级DAC对应的多级转换电路，各级转换电路用于将对应的DAC输出的模拟电流信号转换为对应量级的模拟电压信号；

该闪存处理阵列对该模拟电压信号进行运算。

进一步地，针对相同的输入电流，第m级转换电路的输出电压U_m与第n级转换电路的输出电压U_n的比值：

U_m：U_n＝2^x-1：2^y-1

其中，x表示第m级转换电路所对应的DAC所转换的比特位中最低比特位数，y表示第n级转换电路所对应的DAC所转换的比特位中最低比特位数。

进一步地，最高级转换电路包括一电流-电压转换单元，第n级转换电路包括：并联连接的z个电流-电压转换单元，z表示针对相同输入电流时最高级转换电路的输出电压与第n级转换电路的输出电压的比值。

进一步地，该电流-电压转换单元包括：晶体管，该晶体管的栅极与漏极相连，并连接在对应的DAC的输出端以及该闪存处理阵列的输入端之间，源极接入偏置电压；

其中，该晶体管的数量大于等于1。

进一步地，该电流-电压转换单元包括：运算放大器以及晶体管，