[发明专利]一种融合忆阻器的CMOS感存算一体电路结构

说明书

本发明属于图像传感技术与集成电路技术领域，具体涉及一种融合忆阻器的CMOS感存算一体电路结构。本发明主要包括CMOS有源像素单元模块、忆阻器存储模块、编写/擦除电路模块、求和运算电路模块、行驱动和列驱动电路模块。所述一种融合忆阻器的CMOS感存算一体电路结构用于实现在单片上集成传感电路与存算一体电路，并对传感电路采集的数据进行处理和运算，该方案可用于图像识别、图像处理等领域。相比于传统的存内计算电路，该融合忆阻器的CMOS感存算一体电路结构利用CMOS有源像素结构实现传感，并融合忆阻器作为存储与计算的单元，将传感与存内计算融为一体，能够极大地提高电路对传感数据的运算速度，且集成度高、结构简单、功耗低。

技术领域

本发明属于图像传感技术与集成电路技术领域，具体涉及一种融合忆阻器的CMOS感存算一体电路结构。

背景技术

在当今的图像技术领域中，先进的CMOS技术已经毫无疑问地成为数字图像信息采集的主流技术，其不仅具有优秀的性能——灵敏度、光谱、分辨率和动态范围等，更重要的是CMOS图像传感器能与各种相关的模拟-数字电路集成在单颗芯片上。因此可以直接利用CMOS工艺集成先进的图像传感器与一系列数字、模拟电路，从而实现高采样率、高质量的成像效果，并结合CMOS超大规模集成电路设计自动化工具和模型，快速和低成本地不断设计出新产品。大多数CMOS图像传感器集成电路芯片，都是一个单硅片系统(System on aChip，SoC)，而且是模拟-数字混合设计和工艺的范例。CMOS图像传感器的像素为有源像素传感器APS，每个像素中有一个光电二极管作为基本的光电转换元件，在每个像素中还包括由若干个MOS晶体管有源器件组成的电路，把光子在光电二极管PN结上激发的载流子电荷信号转换成电压信号，并由模拟开关控制光电二极管的曝光操作和信号输出。CMOS图像传感器的设计，牵涉许多类型的电子电路，从低噪声的、宽带的到高速的，从模拟的、数字的到传感器的，都涉及很宽的电子电路知识领域。从系统设计、电路设计到CMOS半导体工艺，都需要设计团队、晶元厂商密切合作和设计工具软件的支持。

传统的图像传感器的传感模块和存内计算模块分离，存在运算速度慢、功耗大以及面积大等问题。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种融合忆阻器的CMOS感存算一体电路结构。

本发明采用的技术方案是：

一种融合忆阻器的CMOS感存算一体电路结构，其特征在于，包括由多个感存算电路单元构成的矩阵电路、忆阻器编写擦除控制模块、求和运算电路模块、行驱动电路模块和列驱动电路模块；定义矩阵电路包括CLn行和RLn列，每个感存算电路单元由CMOS有源像素单元模块和忆阻器存储模块构成，忆阻器存储模块接收忆阻器编写擦除控制模块发出的控制信号，实现数据的编写/擦除，忆阻器的电流输出端通过由行驱动电路模块和列驱动电路模块控制的行/列导通开关与求和运算电路模块连接，其中，每一列的所有感存算电路单元连接一个求和运算电路模块，所述求和运算电路模块将输入的电流信号转为电压信号后得到输出电压。

进一步的，所述CMOS有源像素单元模块包括NMOS管、光电二极管和源极跟随器；NMOS管的漏极接电源电压，NMOS管的源极接光电二极管的负极，光电二极管的正极接地，源极跟随器的栅极连接NMOS管源极与光电二极管负极的连接点，源极跟随器的漏极接电源电压，源极跟随器的源极接忆阻器存储模块；NMOS管的栅极接外部复位信号，CMOS有源像素单元模块在外部复位信号控制下进行复位/曝光。