[发明专利]一种忆阻器存内计算系统的误操作检测装置及系统

说明书

本发明公开了一种忆阻器存内计算系统的误操作检测装置及系统，属于集成电路领域，装置包括选通模块、控制模块和检测模块；选通模块选通忆阻器单元；当忆阻器单元执行蕴含逻辑时，控制检测模块检测忆阻器单元是否处于(低阻态，高阻态)输入模式并生成相应的标记结果，然后检测忆阻器单元公共节点电位，并根据标记结果、公共节点电位与第一参考电压之间的大小关系生成其操作结果；当忆阻器单元执行假逻辑时，控制检测模块检测忆阻器单元输出节点的电位，并根据输出节点的电位与第二参考电压之间的大小关系生成其操作结果。对忆阻器阈值电压老化漂移导致的所有可能误操作情况进行检测，提高运算可靠性，无需中断忆阻器当前操作，保证运算效率。

技术领域

本发明属于集成电路领域，更具体地，涉及一种忆阻器存内计算系统的误操作检测装置及系统。

背景技术

存内计算作为一种面向识别、大数据及物联网等新型应用的计算处理方式，受到了广泛关注。基于忆阻器的非易失性逻辑是实现这种架构的重要技术路线。忆阻器利用电阻值作为物理状态变量，在脉冲电压的操作下，可以实现高阻态(对应逻辑“0”)与低阻态(对应逻辑“1”)之间的切换，从而实现开关功能。当忆阻器两端的正向电压降超过正向阈值电压时，忆阻器从高阻态切换至低阻态，这个过程被称为置位；当忆阻器两端的反向电压降超过其反向阈值电压时，忆阻器从低阻态切换至高阻态，这个过程被称为复位。忆阻器的阈值电压存在老化漂移的现象，即在连续擦写操作周期后阈值电压存在持续漂移(上升或下降)直至器件失效的过程。

蕴含逻辑与假逻辑构成了完全的布尔逻辑运算基础。但是，运算过程中蕴含逻辑和假逻辑分别需要对忆阻器进行有条件的置位和无条件的复位，忆阻器阈值电压的老化漂移现象会造成误操作，即分别发生忆阻器的置位错误和复位失败，影响逻辑电路的可靠性。目前的研究依然缺乏专用的误操作检测方案。

传统的忆阻器检测方法利用置位或复位脉冲电压与读脉冲电压对忆阻器进行置位或复位检测，以此判断忆阻器置位过程或复位过程的正确性。然而，传统检测方法无法有效覆盖会出现误操作的忆阻器阈值电压范围，从而出现检测错误的情况。此外，传统检测方法需要中断忆阻器阵列当前的逻辑计算操作以完成检测过程，严重影响了忆阻器阵列完成计算任务的效率。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种忆阻器存内计算系统的误操作检测装置及系统，其目的在于对忆阻器阈值电压老化漂移导致的所有可能误操作情况进行检测，提高运算可靠性，且不需要中断忆阻器当前操作，保证运算效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种忆阻器存内计算系统的误操作检测装置，包括选通模块、控制模块和检测模块；所述选通模块用于选通忆阻器单元，所述忆阻器单元用于执行蕴含逻辑和/或假逻辑；当所述忆阻器单元执行蕴含逻辑时，所述控制模块用于控制所述检测模块检测所述忆阻器单元是否处于(低阻态，高阻态)输入模式并生成相应的标记结果，以及用于控制所述检测模块检测所述忆阻器单元公共节点的电位，并根据所述标记结果、以及所述公共节点的电位与第一参考电压之间的大小关系生成所述蕴含逻辑的操作结果；当所述忆阻器单元执行假逻辑时，所述控制模块用于控制所述检测模块检测所述忆阻器单元输出节点的电位，并根据所述输出节点的电位与第二参考电压之间的大小关系生成所述假逻辑的操作结果。

更进一步地，所述第一参考电压介于所述(低阻态，高阻态)输入模式对应公共节点的电位和(低阻态，低阻态)输入模式对应公共节点的初始电位之间；当所述公共节点的最终电位低于所述第一参考电压，且所述忆阻器单元不处于所述(低阻态，高阻态)输入模式时，所述蕴含逻辑为(高阻态，高阻态)输入模式下的误操作；当所述公共节点的电位高于所述第一参考电压，且所述忆阻器单元处于所述(低阻态，高阻态)输入模式时，所述蕴含逻辑为(低阻态，高阻态)输入模式下的误操作；否则，所述蕴含逻辑为正确操作。

更进一步地，当所述输出节点的电位低于所述第二参考电压时，所述假逻辑为误操作，否则，所述假逻辑为正确操作。