[发明专利]半导体装置

说明书

提供一种新颖的半导体装置。该半导体装置包括多个存储电路、切换电路、第一运算电路以及第二运算电路。多个存储电路分别具有保持权重数据的功能。切换电路具有切换存储电路中的任一个与第一运算电路之间的导通状态的功能。第一运算电路将基于输入数据与在切换电路中选择的权重数据的积和运算处理的第一输出信号输出到所述第二运算电路。包括多个存储电路的层层叠地设置在包括切换电路、第一运算电路及第二运算电路的层上。

技术领域

本说明书说明半导体装置等。

注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、摄像装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、显示系统、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、其驱动方法或者其制造方法。

背景技术

具有包括CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等的半导体装置的电子设备已经普及。为了使上述电子设备快速处理大量数据，有关提升半导体装置性能的技术开发日益火热。作为实现高性能化的技术，可以举出使GPU(Graphics Processing Unit：图形处理器)等加速器与CPU紧密结合的所谓的SoC(System on Chip：系统芯片)化技术。在通过SoC化实现了高性能化的半导体装置中，有发热及功耗增大的问题。

在AI(Artificial Intelligence)技术中，计算量及参数量庞大，所以运算量增大。运算量增大为发热及功耗增大的主要原因，因此人们已在积极提出用来降低运算量的体系结构。作为典型体系结构，可以举出BinaryNeural Network(BNN)及TernaryNeuralNetwork(TNN)，它们对缩小电路规模和实现低功耗特别有效(例如参照专利文献1)。

[先行技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际专利申请公开第2019/078924号

发明内容

发明所要解决的技术问题

在AI技术中，由于以庞大的次数反复进行使用权重数据和输入数据的积和运算，所以在存储单元阵列中需要保持大量权重数据或中间数据。此外，在AI技术中，除了积和运算以外，一般还进行激活运算或池化运算等积和运算以外的处理。由此，利用集成电路实现使用AI技术的运算时，存储单元阵列或用来配置专用运算电路的电路面积的增加有可能变大。

此外，在AI技术中，要求运算处理的高速化。在利用集成电路实现使用AI技术的运算的情况下，在存储单元阵列中，通过位线向运算电路读出权重数据或中间数据。在位线中读出权重数据或中间数据的频率较高。由此，位线的充放电能量增加，功耗有可能增大。

缩短位线能够有效地减少位线的充放电能量。但是，由于交替地配置运算电路和存储单元阵列，所以有可能导致外围电路的面积大幅增大。

本发明的一个方式的目的之一是提供一种实现小型化的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种实现低功耗化的半导体装置。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种运算处理速度得到提高的半导体装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的半导体装置。

注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的，只要可以实现至少一个目的即可。此外，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。可以从说明书、权利要求书、附图等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的目的。

解决技术问题的手段