[发明专利]一种使用模拟计算的神经网络芯片

权利要求书

1.一种使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于包括：阵列形式的多个突触，其中每个突触由一个忆阻器和一个选择器串联组成，阵列中的各个突触经由横向导线和纵向导线，所有的权重存储在这个阵列中；神经网络中的预定层的全部或部分神经元的输出接到阵列的横向导线，与所述预定层相邻的层的全部和部分神经元的输入连接到纵向导线。

2.如权利要求1所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，选择器是一个在两个方向超过预定电压即导通的器件，选择器是使从横向导线到纵向导线的方向上正向导通的二极管。

3.如权利要求1或2所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，每个神经元包括电荷积分器和脉冲发生器；其中，预定层的神经元的输出脉冲经由具有不同电阻的突触接收而产生相应电流，所述相应电流流入到与所述预定层下一层的神经元的电流积分器而被积累起来以产生被积累的电荷，被积累的电荷在导致相应的脉冲发射器发射脉冲后清零。

4.如权利要求1或2所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，忆阻器是磁性隧道结。

5.如权利要求3所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，在每一个神经元的输入输出端配置有写驱动电路，用于控制相关横向导线和纵向导线的电位以完成写操作。

6.如权利要求1或2所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，每一个权重存储单元配置有一个突触作为参考单元，参考单元的二极管的在横向导线至纵向导线的方向上的导通方向与作为存储单元的所述阵列形式的多个突触的方向相反。

7.如权利要求5所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，神经元输出时向存储单元或参考单元发射相反的脉冲，向存储单元发射的脉冲分别比基准电位高预定电压，向参考单元发射的脉冲分别比基准电位低预定电压。

8.如权利要求5所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，存储单元或参考单元的位线都通过开关管连接到相应电荷积分器的输入端。

9.如权利要求1或2所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，所有电荷积分器具有相同的基准电位。

10.如权利要求1或2所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，所述忆阻器是MTJ，而且在每一个神经元的输入输出端加入写驱动电路来控制相关横向导线和纵向导线的电位。

11.如权利要求10所述的使用模拟计算的神经网络芯片，其特征在于，在每一个神经元的输入输出端加入写驱动电路来控制相关横向导线和纵向导线的电位的步骤包括：

首先相关横向导线置高电位，需要写入0的纵向导线置低电位，相关横向导线电位与需要写入0的纵向导线的电位差等于二极管正向导通压降与发生写入操作时MTJ需要的压降之和，其它横向导线置等于或低于这些纵向导线的电位，其它纵向导线等于或高于该横向导线的电位，由此所有的0得到写入；

然后相关横向导线置低电位，需要写入1的纵向导线置高电位，相关横向导线与需要写入1的纵向导线的电位差等于二极管的反向导通压降与发生写入操作时MTJ需要的压降之和，其它横向导线电位低于这些纵向导线而且高于这些纵向导线电位减去二极管的反向导通压降的差,其它纵向导线电位等于或高于其它横向导线的电位而且低于这些纵向导线电位减去发生写入操作时MTJ需要的压降的差，由此所有的1得到写入。