[发明专利]用于将模拟神经网与FPGA路由组合在单片集成电路中的装置和方法

权利要求书

1.一种用户可编程集成电路，包括：

用户可编程路由网络，所述用户可编程路由网络包括能够由用户可编程元件选择性地彼此耦接的多个互连导体；

多个矩阵矢量乘法器，每个矩阵矢量乘法器包括多条字线，每条字线耦接到所述用户可编程路由网络的所述互连导体中的不同的第一互连导体，所述字线与多条求和位线形成相交，每个相交处的可编程Vt晶体管具有连接到所述相交字线的栅极、连接到固定电势的源极和连接到所述相交求和位线的漏极；和

电荷-脉冲宽度转换器电路，所述电荷-脉冲宽度转换器电路与所述矩阵矢量乘法器中的每一个矩阵矢量乘法器相关联，每个矩阵矢量乘法器具有耦接到所述求和位线中的一条求和位线的输入，以及耦接到所述用户可编程路由网络的所述互连导体中的不同的第二互连导体的脉冲输出。

2.根据权利要求1所述的用户可编程集成电路，其中与所述矩阵矢量乘法器中的每一个矩阵矢量乘法器相关联的所述电荷-脉冲宽度转换器电路的所述输入通过反相器耦接到所述求和位线中的一条求和位线。

3.根据权利要求1所述的用户可编程集成电路，其中每个矩阵矢量乘法器中的所述多条字线通过反相器耦接到所述用户可编程路由网络的所述互连导体中的所述不同的第一互连导体。

4.根据权利要求1所述的用户可编程集成电路，其中第一矩阵矢量乘法器包括多条字线，所述字线与多条求和位线形成相交，每个相交处的所述可编程Vt晶体管具有连接到所述相交字线的栅极、连接到固定电势的源极和连接到所述相交求和位线的漏极，和

多个脉冲发生器电路，每个脉冲发生器电路具有耦接到所述第一矩阵矢量乘法器的所述字线中的每条字线的输出，每个脉冲发生器电路被配置为生成具有与要输入到神经网络的模拟量成比例的脉冲宽度的数字脉冲，所述神经网络包括至少所述第一矩阵矢量乘法器。

5.根据权利要求4所述的用户可编程集成电路，其中每个脉冲发生器电路包括数字脉冲发生器电路。

6.根据权利要求5所述的用户可编程集成电路，其中每个脉冲发生器电路包括：

n位存储元件，所述n位存储元件存储表示脉冲宽度的n位计数值；

n位计数器，所述n位计数器具有n个输出；

n位数字比较器，所述n位数字比较器具有第一组n个数据输入、第二组n个数据输入以及输出，所述第一组n个数据输入耦接到所述n位存储元件的所述n个输出，所述第二组n个数据输入耦接到所述n位计数器的所述n个输出，所述输出用作所述脉冲发生器电路的所述输出。

7.根据权利要求4所述的用户可编程集成电路，其中每个脉冲发生器电路包括模拟脉冲发生器电路。

8.根据权利要求7所述的用户可编程集成电路，其中每个脉冲发生器电路包括：

电压跟随器运算放大器，所述电压跟随器运算放大器具有耦接到模拟输入电压的输入；

第一开关，所述第一开关被配置为在电荷收集时间段期间对电容器充电；

第二开关，所述第二开关被配置为在模拟脉冲生成时间段期间以恒定电流对所述电容器放电；

比较器，所述比较器耦接到所述电容器以指示所述电容器何时已放电；和

逻辑门，所述逻辑门被配置为在所述模拟脉冲生成时间段期间输出所述模拟脉冲，直到所述比较器指示所述电容器已放电。