[发明专利]数据处理装置及方法和数据处理装置的制造方法

说明书

一种数据处理装置、数据处理方法和数据处理装置的制造方法。该数据处理装置包括：控制逻辑电路层，配置为控制数据的输入、输出以及数据处理流程；存内计算电路层，配置为根据控制逻辑电路层的控制以及提供的数据进行特征提取以得到分类特征；以及特征存储与计算电路层，配置为存储分类模板以及根据分类模板和存内计算电路层提供的分类特征进行分类；其中，控制逻辑电路层、存内计算电路层和特征存储与计算电路层至少部分层叠且通过多个层间介质过孔通信。该数据处理装置利用高密度、低寄生效应的层间介质过孔进行通信，可以减小通信延时与功耗。

技术领域

本公开的实施例涉及一种数据处理装置、数据处理方法和数据处理装置的制造方法。

背景技术

学术界和工业界开始尝试采用三维集成技术实现更高的数据通信能力，其中单片三维集成技术是新兴的、最具潜力的技术之一。传统制造技术，CPU、GPU和存储器等模块由于工艺不兼容，只能分别制造、封装，然后焊接在印制电路板上，依靠印制电路板上的电路引线实现数据的交换。随着日益爆炸增长的数据传输量，印制电路板互连高寄生、低密度导致的低效通信已经不能满足需求了。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种数据处理装置，包括控制逻辑电路层、存内计算电路层、特征存储与计算电路层。控制逻辑电路层配置为控制数据的输入、输出以及数据处理流程。存内计算电路层配置为根据控制逻辑电路层的控制以及提供的数据进行特征提取以得到分类特征。特征存储与计算电路层配置为存储分类模板以及根据分类模板和存内计算电路层提供的分类特征进行分类。这里，控制逻辑电路层、存内计算电路层和特征存储与计算电路层至少部分层叠且通过多个层间介质过孔通信。

例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，存内计算电路层包括存内计算阵列，存内计算阵列包括至少一个忆阻器阵列。

例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，忆阻器阵列包括多个忆阻器，忆阻器的材料结构包括TiN/HfAlO_x/TaO_x/TiN或TiN/HfO₂/TaO_x/TiN或TiN/HfO₂/TiN或TiN/HfZrO_x/TaO_x/TiN或TiN/HfAlZrO_x/TaO_x/TiN或TiN/SiO₂/TiN的层叠结构。

例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，特征存储与计算电路层包括至少一个三态内容寻址存储器。

例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，三态内容寻址存储器包括多个存储单元，每个存储单元包括晶体管和阻变式存储器。

例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，每个存储单元具有包括两个晶体管以及两个阻变式存储器的2T2R结构。

例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，阻变式存储器的材料结构包括Pd/TaO_x/Ta₂O₅/Pt或TiN/AlN/Pd或TiN/HfO₂/TaO_x/TiN或TiN/HfO₂/TiN或TiN/TaO_x/Ta₂O₅/Pd的层叠结构。

例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，控制逻辑电路层包括CMOS控制逻辑电路。

例如，在本公开至少一实施例提供的数据处理装置中，控制逻辑电路层形成在硅衬底上，存内计算电路层形成在控制逻辑电路层远离硅衬底的一侧，特征存储与计算电路层形成在存内计算电路层远离硅衬底的一侧。