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公開番号2024131868
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023042356
出願日2023-03-16
発明の名称情報処理装置及びメモリシステム
出願人キオクシア株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G11C 11/56 20060101AFI20240920BHJP(情報記憶)
要約【課題】演算結果を迅速かつ精度よく読み出すことができるようにする。
【解決手段】情報処理装置は、第1配線に接続されるとともに、複数の第2配線に接続されるストリングを備え、ストリングは、一端が第1配線に接続される電流経路に沿って直列に接続される複数のトランジスタ対を有し、各トランジスタ対は、電流経路に沿って直列に接続される第1トランジスタ及び第2トランジスタを有し、各ゲートには、それぞれ異なる第2配線が接続され、第1トランジスタは、第1ベクトルの対応する第1要素を表す第1データに応じた第1閾値に設定され、第2トランジスタは、第1データの補数データである第2データに応じた第2閾値に設定され、第1トランジスタのゲートに接続される第2配線には、第2ベクトルの対応する第2要素を表す第3データに応じた電圧が印加され、第2トランジスタのゲートに接続される第2配線には、第3データの補数データである第4データに応じた電圧が印加される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の第１要素を含む第１ベクトルと、前記複数の第１要素に対応する複数の第２要素を含む第２ベクトルとの間で、対応する前記第１要素及び前記第２要素が一致又は類似するか否かを検出する情報処理装置であって、
第１配線に接続されるとともに、複数の第２配線に接続されるストリングを備え、
前記ストリングは、一端が前記第１配線に接続される電流経路に沿って直列に接続される複数のトランジスタ対を有し、
前記複数のトランジスタ対のそれぞれは、前記電流経路に沿って直列に接続される第１トランジスタ及び第２トランジスタを有し、
前記複数のトランジスタ対のそれぞれにおける前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのゲートには、それぞれ異なる前記第２配線が接続され、
前記第１トランジスタは、前記第１ベクトルの対応する前記第１要素を表す第１データに応じた第１閾値に設定され、
前記第２トランジスタは、前記第１データの補数データである第２データに応じた第２閾値に設定され、
前記第１トランジスタのゲートに接続される前記第２配線には、前記第２ベクトルの対応する前記第２要素を表す第３データに応じた電圧が印加され、
前記第２トランジスタのゲートに接続される前記第２配線には、前記第３データの補数データである第４データに応じた電圧が印加される、
情報処理装置。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記ストリングは、前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルの対応する前記第１要素及び前記第２要素がすべて一致又は類似するときに、前記複数のトランジスタ対におけるすべての前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタがオンし、前記第１配線との間の電流に応じて、前記第１配線の電圧を変化させる、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記複数のトランジスタ対のそれぞれにおける前記第１トランジスタは、対応する前記第３データに応じた電圧と対応する前記第１データに応じた前記第１閾値との関係に応じてオン又はオフし、
前記複数のトランジスタ対のそれぞれにおける前記第２トランジスタは、対応する前記第４データに応じた電圧と対応する前記第２データに応じた前記第２閾値との関係に応じてオン又はオフする、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記複数のトランジスタ対のそれぞれを構成する前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタの間に接続され、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのゲート電圧よりも高い所定の電圧がゲートに印加されてオン動作する第３トランジスタを備える、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記第１ベクトルは、それぞれ前記複数の第１要素を含む第３ベクトル及び第４ベクトルを有し、
前記第２ベクトルは、それぞれ前記複数の第２要素を含む第５ベクトル及び第６ベクトルを有し、
前記ストリングは、前記ストリング内の前記電流経路に沿って直列に接続された複数のトランジスタを用いて、前記第３ベクトルにおける前記複数の第１要素と前記第５ベクトルにおける前記複数の第２要素との一致又は類似の検出と、前記第４ベクトルにおける前記複数の第１要素と前記第６ベクトルにおける前記複数の第２要素との一致又は類似の検出と、を交互に行う、
請求項４に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記ストリングは、
前記ストリング内の前記電流経路に沿って直列に接続された複数のトランジスタのうち、前記第１配線に近い側から奇数番目に順に接続された２つ以上のトランジスタからなる第１トランジスタ群に、前記第１ベクトルの前記複数の第１要素を表す前記第１データに応じた前記第１閾値を設定するとともに、前記第１トランジスタ群を構成する各トランジスタのゲートに前記第２ベクトルの前記複数の第２要素を表す前記第３データに応じた電圧を印加し、かつ前記第１配線に近い側から偶数番目に接続された各トランジスタのゲートに前記第３データに応じた電圧よりも大きい所定の電圧レベルの電圧を印加する第１動作と、
前記ストリング内の前記電流経路に沿って直列に接続された複数のトランジスタのうち、前記第１配線に近い側から偶数番目に順に接続された２つ以上のトランジスタからなる第２トランジスタ群に、前記第１ベクトルの前記第１データの補数データである前記第２データに応じた前記第２閾値を設定するとともに、前記第２トランジスタ群を構成する各トランジスタのゲートに前記第２ベクトルの第３データの補数データである前記第４データに応じた電圧を印加し、かつ前記第１配線に近い側から奇数番目に接続された各トランジスタのゲートに前記第４データに応じた電圧よりも大きい所定の電圧レベルの電圧を印加する第２動作と、を交互に行う、
請求項４に記載の情報処理装置。
【請求項７】
複数の前記第１配線が配置され、
前記複数の第１配線のそれぞれには、少なくとも１つの前記ストリングの一端が接続される、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記第１配線には、複数の前記ストリングのそれぞれの一端が接続され、
前記複数のストリングのそれぞれは、それぞれ異なる前記第１ベクトルと、共通の前記第２ベクトルとの間で、対応する前記第１要素及び前記第２要素のすべてが一致又は類似するか否かを検出し、
前記第１配線の電圧は、前記複数のストリングのうち、対応する前記第１要素及び前記第２要素のすべてが一致又は類似するストリングの数が多いほど、より大きく引き下げられる、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記第１配線の電圧を記憶する配線電圧記憶部を備え、
前記複数のストリングは、それぞれ異なるタイミングで、対応する前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルの対応する前記第１要素及び前記第２要素がすべて一致又は類似するか否かを検出し、
前記配線電圧記憶部は、前記複数のストリングのそれぞれにおいて、対応する前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルの対応する前記第１要素及び前記第２要素がすべて一致又は類似することが検出されるたびに、記憶される電圧を引き下げる、
請求項８に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記第１トランジスタは、前記第３データに応じた電圧が前記第１データに応じた前記第１閾値の電圧以上のときにオンし、
前記第２トランジスタは、前記第４データに応じた電圧が前記第２データに応じた前記第２閾値の電圧以上のときにオンする、
請求項１に記載の情報処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、情報処理装置及びメモリシステムに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
積和演算などの大量の演算処理を、半導体メモリを用いて高速に実行するＣＩＭ（Computation In Memory)が注目されている。
【０００３】
ＣＩＭでは、例えば、演算処理に用いられる第１入力データを例えばメモリセルに記憶し、ワード線に第２入力データに応じた電圧信号を与えて、メモリセルに接続されるビット線の電圧レベルを演算結果に応じて変化させる。
【０００４】
最近の半導体メモリは微細化が進んでおり、ビット線の電圧範囲も小さくなっており、ビット線の電圧レベルがノイズ及びリーク電圧の影響を受けやすくなっている。よって、ビット線の電圧値から演算結果を正しく検出するのは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許出願公開第2021/0407595号明細書
米国特許公報第9595330号
米国特許公報第9001545号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の実施形態では、演算結果を精度よく読み出すことが可能な情報処理装置及びメモリシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、複数の第１要素を含む第１ベクトルと、前記複数の第１要素に対応する複数の第２要素を含む第２ベクトルとの間で、対応する前記第１要素及び前記第２要素が一致又は類似するか否かを検出する情報処理装置であって、
第１配線に接続されるとともに、複数の第２配線に接続されるストリングを備え、
前記ストリングは、一端が前記第１配線に接続される電流経路に沿って直列に接続される複数のトランジスタ対を有し、
前記複数のトランジスタ対のそれぞれは、前記電流経路に沿って直列に接続される第１トランジスタ及び第２トランジスタを有し、
前記複数のトランジスタ対のそれぞれにおける前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのゲートには、それぞれ異なる前記第２配線が接続され、
前記第１トランジスタは、前記第１ベクトルの対応する前記第１要素を表す第１データに応じた第１閾値に設定され、
前記第２トランジスタは、前記第１データの補数データである第２データに応じた第２閾値に設定され、
前記第１トランジスタのゲートに接続される前記第２配線には、前記第２ベクトルの対応する前記第２要素を表す第３データに応じた電圧が印加され、
前記第２トランジスタのゲートに接続される前記第２配線には、前記第３データの補数データである第４データに応じた電圧が印加される、
情報処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態に係る情報処理装置の主要部の回路図。
ストリング内の１つのトランジスタ対を構成する第１トランジスタと第２トランジスタを抜き出した図。
図２のキーと第１トランジスタの第１閾値と第２トランジスタの第２閾値との対応関係を示す図。
第１トランジスタと第２トランジスタのゲートにワード線を介して印加されるクエリのビット値と電位レベルとの対応関係を示す図。
第１トランジスタのクエリ又はキーがＸの場合のクエリとキーの電圧レベルを示す図。
第２トランジスタのクエリ又はキーがＸの場合のクエリとキーの電圧レベルを示す図。
クエリとキーが２値データの例を示す図。
クエリとキーが多値データである例を示す図。
クエリとキーが３ビットの多値データである場合のストリング内の第１トランジスタと第２トランジスタを示す図。
第１トランジスタと第２トランジスタの閾値とゲート電圧との関係を示す図。
複数本のビット線のそれぞれに１つのストリングが接続される第１例に係るメモリセルアレイの模試的な平面レイアウト図。
複数本のビット線のそれぞれに複数のストリングが接続される第２例に係るメモリセルアレイの模式的な平面レイアウト図。
複数本のビット線のそれぞれに複数のストリングが接続される第３例に係るメモリセルアレイの模試的な平面レイアウト図。
第２の実施形態に係る情報処理装置の主要部の回路図。
図１１の一変形例に係る情報処理装置の回路図。
第３の実施形態に係る情報処理装置の主要部の回路図。
図１３Ａの第１トランジスタの閾値分布を示す図。
図１３のキーと第１トランジスタの第１閾値と第２トランジスタの第２閾値との対応関係を示す図。
第１トランジスタと第２トランジスタのゲートにワード線を介して印加されるクエリのビット情報と電位レベルとの対応関係を示す図。
図１３Ａの第１トランジスタが２ビットのデータを記憶する場合の第１トランジスタの閾値分布を示す図。
図１３Ａの第２トランジスタの閾値分布を示す図。
第１トランジスタのクエリＱ及びキーＫがＸの場合の閾値分布とゲート電圧の関係を示す図。
第２トランジスタのクエリ／Ｑ及びキー／ＫがＸの場合の閾値分布とゲート電圧の関係を示す図。
第３の実施形態に係る情報処理装置が有する第１例に係るメモリセルアレイの模式的な平面レイアウト図。
第２例に係るメモリセルアレイの模式的な平面レイアウト図。
第３例に係るメモリセルアレイの模式的な平面レイアウト図。
類似検索を行うことが可能な情報処理装置の回路図。
式（１１）のクエリＱとキーＫの関係を説明する図。
類似検索の範囲を一般化した回路図。
第４の実施形態に係る情報処理装置の回路図。
第４の実施形態に係る情報処理装置が有するメモリセルアレイの平面レイアウト図。
第４の実施形態の一変形例に係る情報処理装置の主要部の回路図。
図２４の情報処理装置が有するメモリセルアレイの第１例の平面レイアウト図。
図２４の情報処理装置が有するメモリセルアレイの第２例の平面レイアウト図。
第１、第２、第３又は第４の実施形態に係る情報処理装置を備えるメモリシステムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、情報処理装置及びメモリシステムの実施形態について説明する。以下では、情報処理装置及びメモリシステムの主要な構成部分を中心に説明するが、情報処理装置及びメモリシステムには、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る情報処理装置１の主要部の回路図である。図１の情報処理装置１は、複数の第１要素を含む第１ベクトルと、複数の第１要素に対応する複数の第２要素を含む第２ベクトルとの間で、対応する第１要素及び第２要素が一致又は類似するか否かを検出する。
（【００１１】以降は省略されています）

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