JP6913656B2 - Arithmetic logic unit - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、演算装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to arithmetic units.
例えば、深層学習などに演算装置が用いられる。演算装置において演算の高速化が望まれる。 For example, an arithmetic unit is used for deep learning and the like. It is desired to speed up the calculation in the arithmetic unit.
本発明の実施形態は、高速化が可能な演算装置を提供する。 An embodiment of the present invention provides an arithmetic unit capable of speeding up.
本発明の実施形態によれば、演算装置は、第1素子及び第2素子を含む素子部と、演算回路を含む回路部と、を含む。前記第1素子は、第1導電層及び第1積層体を含む。前記第1導電層は、第1部分と、第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間の第3部分と、を含む。前記第1積層体は、第1磁性層と、前記第3部分と前記第1磁性層との間に設けられた第2磁性層と、前記第1磁性層と前記第2磁性層との間に設けられた第1非磁性層と、を含む。前記第1部分から前記第2部分への方向は前記第3部分から前記第1磁性層への方向と交差する。前記第2素子は、第2導電層及び第2積層体を含む。前記第2導電層は、第4部分と、第5部分と、前記第4部分と前記第5部分との間の第6部分と、を含む。前記第2積層体は、第3磁性層と、前記第6部分と前記第3磁性層との間に設けられた第4磁性層と、前記第3磁性層と前記第4磁性層との間に設けられた第2非磁性層と、を含む。前記第4部分から前記第5部分への方向は前記第6部分から前記第3磁性層への方向と交差する。前記第1磁性層の電位、及び、前記第1導電層に流れる電流の向きに応じて前記第1素子は第1状態または第2状態となる。前記第1磁性層と前記第1導電層との間の経路を含む第1経路の、前記第1状態における第1電気抵抗は、前記第1経路の、前記第2状態における第2電気抵抗よりも低い。前記第3磁性層の電位、及び、前記第2導電層に流れる電流の向きに応じて前記第2素子は第3状態または第4状態となる。前記第3磁性層と前記第2導電層との間の経路を含む第2経路の、前記第3状態における第3電気抵抗は、前記第2経路の、前記第4状態における第4電気抵抗よりも低い。前記演算回路は、前記第1素子が前記第1状態で前記第2素子が前記第3状態のとき及び前記第1素子が前記第2状態で前記第2素子が前記第4状態のときに第1信号を出力する。前記演算回路は、前記第1素子が前記第2状態で前記第2素子が前記第3状態のときに第2信号を出力する。 According to the embodiment of the present invention, the arithmetic unit includes an element unit including the first element and the second element, and a circuit unit including the arithmetic circuit. The first element includes a first conductive layer and a first laminated body. The first conductive layer includes a first portion, a second portion, and a third portion between the first portion and the second portion. The first laminated body is formed between a first magnetic layer, a second magnetic layer provided between the third portion and the first magnetic layer, and between the first magnetic layer and the second magnetic layer. Includes a first non-magnetic layer provided in. The direction from the first portion to the second portion intersects with the direction from the third portion to the first magnetic layer. The second element includes a second conductive layer and a second laminated body. The second conductive layer includes a fourth portion, a fifth portion, and a sixth portion between the fourth portion and the fifth portion. The second laminated body is formed between a third magnetic layer, a fourth magnetic layer provided between the sixth portion and the third magnetic layer, and between the third magnetic layer and the fourth magnetic layer. Includes a second non-magnetic layer provided in. The direction from the fourth portion to the fifth portion intersects with the direction from the sixth portion to the third magnetic layer. The first element is in the first state or the second state depending on the potential of the first magnetic layer and the direction of the current flowing through the first conductive layer. The first electrical resistance of the first path including the path between the first magnetic layer and the first conductive layer in the first state is higher than the second electrical resistance of the first path in the second state. Is also low. The second element is in the third state or the fourth state depending on the potential of the third magnetic layer and the direction of the current flowing through the second conductive layer. The third electrical resistance of the second path including the path between the third magnetic layer and the second conductive layer in the third state is higher than the fourth electrical resistance of the second path in the fourth state. Is also low. The arithmetic circuit is the first when the first element is in the first state and the second element is in the third state, and when the first element is in the second state and the second element is in the fourth state. Outputs one signal. The arithmetic circuit outputs a second signal when the first element is in the second state and the second element is in the third state.
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the ratio of the sizes between the parts, etc. are not always the same as the actual ones. Even if the same part is represented, the dimensions and ratios of each may be represented differently depending on the drawing.
In the specification of the present application and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1(a)〜図1(e)は、第1実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図1(a)は、模式的斜視図である。図1(b)〜図1(e)は、演算装置の一部を例示する模式的断面図である。
(First Embodiment)
1 (a) to 1 (e) are schematic views illustrating an arithmetic unit according to the first embodiment.
FIG. 1A is a schematic perspective view. 1 (b) to 1 (e) are schematic cross-sectional views illustrating a part of the arithmetic unit.
図1(a)に示すように、実施形態に係る演算装置110は、素子部54及び回路部70を含む。回路部70は、演算回路71を含む。この例では、回路部70は、制御回路72をさらに含む。後述するように、素子部54及び演算回路71は、XNOR演算回路55として機能しても良い。
As shown in FIG. 1A, the
素子部54は、第1素子51M及び第2素子52Mを含む。後述するように、素子部54において、複数の第1素子51M、及び、複数の第2素子52Mが設けられても良い。
The
第1素子51Mは、第1導電層21及び第1積層体51を含む。第1導電層21は、第1部分21a、第2部分21b及び第3部分21cを含む。第3部分21cは、第1部分21aと第2部分21bとの間に設けられる。
The
第1積層体51は、第1磁性層11、第2磁性層12及び第1非磁性層11nを含む。第2磁性層12は、第3部分21cと第1磁性層11との間に設けられる。第1非磁性層11nは、第1磁性層11と第2磁性層12との間に設けられる。
The first
第1部分21aから第2部分21bへの方向は、第3部分21cから第1磁性層11への方向と交差する。
The direction from the
第3部分21cから第1磁性層11への方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向及びX軸方向に対して垂直な方向をY軸方向とする。
The direction from the
この例では、第1部分21aから第2部分21bへの方向は、X軸方向に沿う。
In this example, the direction from the
1つの例において、第2磁性層12は、第3部分21cと接する。第1磁性層11と第1非磁性層11nとの間に、別の層が設けられても良い。第2磁性層12と第1非磁性層11nとの間に、別の層が設けられても良い。
In one example, the second
後述するように、1つの第1導電層21に複数の第1積層体51が設けられても良い。
As will be described later, a plurality of first
第2素子52Mは、第2導電層22及び第2積層体52を含む。第2導電層22は、第4部分22d、第5部分22e及び第6部分22fを含む。第6部分22fは、第4部分22dと第5部分22eとの間に設けられる。
The
第2積層体52は、第3磁性層13、第4磁性層14及び第2非磁性層12nを含む。第4磁性層14は、第6部分22fと第3磁性層13との間に設けられる。第2非磁性層12nは、第3磁性層13と第4磁性層14との間に設けられる。
The second
第4部分22dから第5部分22eへの方向は、第6部分22fから第3磁性層13への方向と交差する。この例では、第6部分22fから第3磁性層13への方向は、Z軸方向に沿う。1つの例において、第4部分22dから第5部分22eへの方向は、第1部分21aから第2部分21bへの方向(例えばX軸方向)に沿っても良い。実施形態において、これらの方向において、種々の変形が可能である。
The direction from the
1つの例において、第4磁性層14は、第6部分22fと接する。第3磁性層13と第2非磁性層12nとの間に、別の層が設けられても良い。第4磁性層14と第2非磁性層12nとの間に、別の層が設けられても良い。
In one example, the fourth
第1〜第4磁性層11〜14は、例えば強磁性である。第1非磁性層11n及び第2非磁性層12nは、例えば、金属酸化物(例えば、MgOなど)を含む。
The first to fourth
第2磁性層12の磁化12M、及び、第4磁性層14の磁化14M(図1(b)〜図1(e)参照)は、第1磁性層11の磁化11M、及び、第3磁性層13の磁化13M(図1(b)〜図1(e)参照)よりも変化し易い。第2磁性層12及び第4磁性層14は、例えば、磁化自由層である。第1磁性層11及び第3磁性層13は、例えば、参照層である。
The
第1素子51Mは、第1状態ST1(図1(b)参照)、または、第2状態ST2(図1(c)参照)となることが可能である。これらの2つの状態は、第1導電層21に流れる電流の向きに応じて形成される。
The
第1磁性層11と第1導電層21との間の経路を含む第1経路CP1(図1(a)参照)の、第1状態ST1における電気抵抗を第1電気抵抗R1(図1(b)参照)とする。第1経路CP1の、第2状態ST2における電気抵抗を第2電気抵抗R2(図1(c)参照)とする。第1電気抵抗R1は、第2電気抵抗R2よりも低い。
The electrical resistance of the first path CP1 (see FIG. 1A) including the path between the first
第2素子52Mは、第3状態ST3(図1(d)参照)、または、第4状態ST4(図1(e)参照)となることが可能である。これらの2つの状態は、第2導電層22に流れる電流の向きに応じて形成される。
The
第3磁性層13と第2導電層21との間の経路を含む第2経路CP2(図1(a)参照)の、第3状態ST3における電気抵抗を第3電気抵抗R3(図1(d)参照)とする。第2経路CP2の、第4状態ST4における電気抵抗を第4電気抵抗R4(図1(e)参照)とする。
The electrical resistance of the second path CP2 (see FIG. 1A) including the path between the third
このように、第1積層体51において複数の状態(第1状態ST1及び第2状態ST2)が形成可能である。第2積層体52において複数の状態(第3状態ST3及び第4状態ST4)が形成可能である。これらの状態おける電気抵抗の違いは、2つの磁性層における磁化の向きに応じていると考えられる。
In this way, a plurality of states (first state ST1 and second state ST2) can be formed in the first
例えば、図1(b)に示すように、第1状態ST1においては、磁化12Mは、磁化11Mに対して「平行」である。例えば、図1(c)に示すように、第2状態ST2においては、磁化12Mは、磁化11Mに対して「反平行」である。例えば、第3状態ST3においては、図1(d)に示すように、磁化14Mは、磁化13Mに対して「平行」である。例えば、図1(e)に示すように、第4状態ST4においては、磁化14Mは、磁化13Mに対して「反平行」である。上記の「平行」及び「反平行」の表現は、便宜的な表現である。2つの磁性層の1つの磁化が、2つの磁性層の別の1つの磁化の向きの成分を有しているときに、これらの磁化は、「平行」である。2つの磁性層の1つの磁化が、2つの磁性層の別の1つの磁化の向きに対して反対の向きの成分を有しているときに、これらの磁化は、「反平行」である。
For example, as shown in FIG. 1B, in the first state ST1, the
例えば、第1導電層21及び第2導電層22の少なくともいずれかは、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Pd、Cu及びAgよりなる群から選択された少なくとも1つを含む。このよう材料を用いることで、比較的大きなスピン軌道トルク(spin orbit torque:SOT)が得やすい。
For example, at least one of the first
第2磁性層12の磁化12Mの複数の状態は、例えば、第1導電層21と第2磁性層12との間に生じるSOTの作用に基づいて生成されると考えられる。第4磁性層14の磁化14Mの複数の状態は、例えば、第2導電層22と第4磁性層14との間に生じるSOTの作用に基づいて生成されると考えられる。
It is considered that a plurality of states of the
上記の複数の状態は、導電層に流れる電流の向きを制御することで、スイッチングできる。ここで、積層体に印加される電圧の条件により、複数の状態がスイッチングできる場合と、複数の状態がスイッチングし難い場合とがある。 The above-mentioned plurality of states can be switched by controlling the direction of the current flowing through the conductive layer. Here, depending on the conditions of the voltage applied to the laminated body, there are cases where a plurality of states can be switched and cases where it is difficult to switch between the plurality of states.
図1(b)〜図1(e)は、複数の状態がスイッチングできるような電圧が、積層体に印加されている場合を例示している。第1磁性層11は、第1電位V1に設定される。第1電位V1は、第1導電層21の電位を基準にした電位である。第3磁性層13は、第3電位V3に設定される。第3電位V3は、第2導電層22の電位を基準にした電位である。
1 (b) to 1 (e) exemplify a case where a voltage capable of switching a plurality of states is applied to the laminated body. The first
図1(b)に示すように、第1磁性層11が第1電位V1に設定され、第1電流J1が第1導電層21に流れると、第1電気抵抗R1(第1状態ST1)が得られる。第1電流J1は、第1部分21aから第2部分21bへの向きを有する。図1(c)に示すように、第1磁性層11が第1電位V1に設定され、第2電流J2が第1導電層21に流れると、第2電気抵抗R2(第1状態ST2)が得られる。第2電流J2は、第2部分21bから第1部分21aへの向きを有する。
As shown in FIG. 1B, when the first
図1(d)に示すように、第3磁性層13が第3電位V3に設定され、第3電流J3が第2導電層22に流れると、第3電気抵抗R3(第3状態ST3)が得られる。第3電流J3は、第4部分22dから第5部分22eへの向きを有する。図1(e)に示すように、第3磁性層13が第3電位V3に設定され、第4電流J4が第2導電層22に流れると、第4電気抵抗R4(第4状態ST4)が得られる。第4電流J4は、第5部分22eから第4部分22dへの向きを有する。
As shown in FIG. 1D, when the third
これらの電位の設定及び電流の供給は、例えば、制御回路72により行われる。例えば、パルス電圧の印加により、電位の設定が行われる。例えば、パルス電流の供給により、電流の供給が行われる。
The setting of these potentials and the supply of currents are performed by, for example, the
上記の電流が導電層に供給されても、第1磁性層11の電位が第1電位V1でないとき(例えば、第2電位のとき)には、電気抵抗は、電流の供給の前の状態を維持する。上記の電流が導電層に供給されても、第3磁性層13の電位が第3電位V3でないとき(例えば、第4電位のとき)には、電気抵抗は、電流の供給の前の状態を維持する。
Even if the above current is supplied to the conductive layer, when the potential of the first
このように、第1磁性層11の電位、及び、第1導電層21に流れる電流の向きに応じて、第1素子51M(例えば第1積層体51)は、第1状態ST1または第2状態ST2となる。第1磁性層11と第1導電層21との間の経路を含む第1経路CP1の、第1状態ST1における第1電気抵抗R1は、第1経路CP1の第2状態ST2における第2電気抵抗R2よりも低い。
As described above, depending on the potential of the first
第3磁性層13の電位、及び、第2導電層22に流れる電流の向きに応じて、第2素子52M(例えば、第2積層体52)は第3状態ST3または第4状態ST4となる。第3磁性層13と第2導電層22との間の経路を含む第2経路CP2の、第3状態ST3における第3電気抵抗R3は、第2経路CP2の、第4状態ST4における第4電気抵抗R4よりも低い。
The
演算回路71は、上記の複数の状態に応じた信号を出力する。
以下、複数の状態、及び、出力される信号の例について説明する。複数の状態は、例えば、演算装置110が取得する複数の入力により決まる。以下では、制御回路72が、これらの入力を取得する。これらの入力は、演算装置110に設けられる他の部分が取得しても良い。実施形態において、これらの入力が、演算装置110の中に保存されても良い。これらの入力が、演算装置110に含まれる一部の回路で生成されても良い。以下では、制御回路72が、第1入力及び第2入力を取得する。
The
Hereinafter, a plurality of states and examples of output signals will be described. The plurality of states are determined by, for example, a plurality of inputs acquired by the
図2(a)及び図2(b)は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、第1入力I1及び第2入力I2と、素子の状態、及び、演算回路71から出力される信号を例示している。
2 (a) and 2 (b) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
These figures exemplify the first input I1 and the second input I2, the state of the element, and the signal output from the
図2(a)に示すように、第1入力I1は、0及び1の一方、または、0及び1の他方である。第2入力I2は、0及び1の一方、または、0及び1の他方である。「0」は、例えば、第1情報である。「1」は、例えば、第2情報である。 As shown in FIG. 2A, the first input I1 is one of 0 and 1 or the other of 0 and 1. The second input I2 is one of 0 and 1 or the other of 0 and 1. “0” is, for example, the first information. “1” is, for example, second information.
例えば、第1入力I1の2つの状態を、第2磁性層12の磁化12Mの2つの状態に対応させる。第2入力I2の2つの状態を、第1磁性層11の電位の2つの状態(第1電位V1または第2電位)に対応させる。第1入力I1の2つの状態、及び、第2入力I2の2つの状態の組み合わせにより、素子の複数の状態が定まる。
For example, the two states of the first input I1 correspond to the two states of the
図2(a)は、第1入力I1、第1入力I2、第1素子51Mの状態51S、第2素子52Mの状態52S、及び、演算回路71から出力される信号71Sを例示している。
FIG. 2A illustrates the first input I1, the first input I2, the
例えば、図2(a)に示すように、第1入力I1が0で、第2入力I2が0のとき、第1素子51Mは、第1状態ST1である。第1入力I1が0で、第2入力I2が1のとき、第1素子51Mは、第2状態ST2である。第1入力I1が1で、第2入力I2が0のとき、第1素子51Mは、第2状態ST2である。第1入力I1が1で、第2入力I2が1のとき、第1素子51Mは、第2状態ST2である。
For example, as shown in FIG. 2A, when the first input I1 is 0 and the second input I2 is 0, the
一方、図2(a)に示すように、第1入力I1が0で、第2入力I2が0のとき、第2素子52Mは、第3状態ST3である。第1入力I1が0で、第2入力I2が1のとき、第2素子52Mは、第3状態ST3である。第1入力I1が1で、第2入力I2が0のとき、第2素子52Mは、第3状態ST3である。第1入力I1が1で、第2入力I2が1のとき、第2素子52Mは、第4状態ST4である。
On the other hand, as shown in FIG. 2A, when the first input I1 is 0 and the second input I2 is 0, the
図2(a)に示すように、第1入力I1が0で、第2入力I2が0のとき、演算回路71は、第1信号SG1を出力する。第1入力I1が0で、第2入力I2が1のとき、演算回路71は、第2信号SG2を出力する。第1入力I1が1で、第2入力I2が0のとき、演算回路71は、第2信号SG2を出力する。第1入力I1が1で、第2入力I2が1のとき、演算回路71は、第1信号SG1を出力する。
As shown in FIG. 2A, when the first input I1 is 0 and the second input I2 is 0, the
図2(b)に示すように、例えば、第1状態ST1を「0」に対応させ、第2状態ST2を「1」に対応させる。第3状態ST3を「0」に対応させ、第4状態ST4を「1」に対応させる。第1信号SG1を「1」に対応させ、第2信号SG2を「0」に対応させる。 As shown in FIG. 2B, for example, the first state ST1 corresponds to "0" and the second state ST2 corresponds to "1". The third state ST3 is made to correspond to "0", and the fourth state ST4 is made to correspond to "1". The first signal SG1 is made to correspond to "1", and the second signal SG2 is made to correspond to "0".
図2(b)に示すように、第1素子51M(第1積層体51)は、第1入力I1及び第2入力I2の「OR」演算を行う。第2素子52M(第2積層体52)は、第1入力I1及び第2入力I2の「AND」演算を行う。演算回路71は、第1入力I1及び第2入力I2の「XNOR」演算を行う。
As shown in FIG. 2B, the
このように、演算回路71は、第1素子51Mが第1状態ST1で第2素子52Mが第3状態ST3のとき、及び、第1素子51Mが第2状態ST2で第2素子52Mが第4状態ST4のときに第1信号SG1を出力する。
As described above, in the
演算回路71は、第1素子51Mが第2状態ST2で第2素子52Mが第3状態ST3のときに第2信号SG2を出力する。
The
このように、演算装置110においては、2つの積層体と2つの導電層を用いることで、2つの入力の「XNOR」演算を効率的に行うことができる。高速化が可能な演算装置を提供できる。例えば、これらの2つの入力のそれぞれが複数であり、その数が増えた場合にも、「XNOR」演算を高速で行うことができる。深層学習などに演算装置110を応用できる。1つの例において、第1入力I1は、「ウェイト」に対応可能である。第2入力I2は、「アクティベーション」に対応可能である。例えば、複数の「ウェイト」のそれぞれの要素において、「アクティベーション」との積が算出される。さらに、それらの和が算出される。例えば、「ウェイト」と「アクティベーション」との積和演算を高速に実施できる。
As described above, in the
実施形態において、「0」及び「1」は、互いに入れ替えても良い。例えば、第1入力I1が0及び1の一方(例えば”0”)で、第2入力I2が0及び1の一方(例えば”0”)のときに、制御回路72は第1素子51Mを第1状態ST1とする(図2(a)参照)。第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)で、第2入力I2が0及び1の他方(例えば”1”)のときに、制御回路72は第1素子51Mを第2状態ST2とする(図2(a)参照)。第1入力I1が0及び1の他方(例えば”1”)で、第2入力I2が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、制御回路72は第1素子51Mを第2状態ST2とする(図2(a)参照)。第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)で、第2入力I2が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、制御回路72は第1素子51Mを第2状態ST2とする(図2(a)参照)。
In the embodiment, "0" and "1" may be interchanged with each other. For example, when the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, "0") and the second input I2 is one of 0 and 1 (for example, "0"), the
第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)で、第2入力I2が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、制御回路72は第2素子52Mを第3状態ST3とする(図2(a)参照)。第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)で、第2入力I2が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、制御回路72は第2素子52Mを第3状態ST3とする(図2(a)参照)。第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)で、第2入力I2が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、制御回路72は、第2素子52Mを第4状態ST4とする(図2(a)参照)。第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)で、第2入力I2が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、制御回路72は第2素子52Mを第3状態ST3とする。
When the first input I1 is one of the above 0 and 1 (for example, "0") and the second input I2 is the other of 0 and 1 (for example, "1"), the
以下、第1入力I1及び第2入力I2に基づく、動作の例について説明する。 Hereinafter, an example of operation based on the first input I1 and the second input I2 will be described.
図3(a)〜図3(d)は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、制御回路72で行われる第1動作を例示している。図3(a)は、第1動作の前の第1素子51Mの状態(初期状態)を例示している。図3(a)に例示する初期状態において、第2磁性層12の磁化12M(図1(b)及び図1(c)参照)は、任意である。1つの例において、第1動作は、第1入力I1(例えば「ウェイト」に関する情報)を第1素子51Mに書き込む動作に対応している。
3 (a) to 3 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
These figures illustrate the first operation performed by the
制御回路72は、第1動作において、第1ステップSTP1及び第2ステップSTP2を実施する。第2ステップSTP2は、第1ステップSTP1の後に実施される。
The
図3(b)に示すように、第1ステップSTP1において、制御回路72は、第1部分21aから第2部分21bへの第1電流J1を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を第1電位V1に設定する。第1電位V1は、第1導電層21の電位を基準にした電位である。このとき、第1素子51M(第1積層体51)は、第1状態ST1となる。
As shown in FIG. 3B, in the first step STP1, the
図3(c)に示すように、第2ステップSTP2において、第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、制御回路72は、第2部分21bから第1部分21aへの第2電流J2を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を第2電位V2に設定する。第2電位V2は、第1導電層21の電位を基準にした電位である。この場合、第1素子51M(第1積層体51)において、第1ステップSTP1の後の状態(第1状態ST1)が維持される。例えば、第2磁性層12の磁化12Mは、第1ステップSTP1の後の状態を維持する。
As shown in FIG. 3C, in the second step STP2, when the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, “0”), the
1つの例において、第2電位V2の極性は、第1電位V1の極性とは逆である。例えば、第1電位V1が正の電位で、例えば、第2電位V2が負の電位でも良い。第1磁性層11が第2電位V2に設定されているときは、第2磁性層12の磁化12Mは、第1導電層21に流れる電流にかかわらず、例えば、反転しない。
In one example, the polarity of the second potential V2 is opposite to the polarity of the first potential V1. For example, the first potential V1 may be a positive potential, and the second potential V2 may be a negative potential, for example. When the first
図3(d)に示すように、第2ステップSTP2において、第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、制御回路72は、第2電流J2を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を第1電位V1に設定する。この場合、第1素子51M(第1積層体51)は、第2状態ST2に変化する。例えば、第2磁性層12の磁化12Mは、第1ステップSTP1の後の状態から変化する。
As shown in FIG. 3D, in the second step STP2, when the first input I1 is 0 and the other of 1 (for example, “1”), the
上記の図3(b)〜図3(d)の動作では、第1素子51M(第1積層体51)を第1状態ST1にしておき、その後で、第1入力I1に応じて、第1状態ST1を維持させるか、または、第2状態ST2へのスイッチングが行われる。第2状態ST2へのスイッチングは、第1導電層21に第2電流J2を供給して、第1磁性層11の電位を第1電位V1または第2電位V2とすることで選択される。
In the operation of FIGS. 3B to 3D described above, the
実施形態において、第1部分21a及び第2部分21bは、互いに入れ替えても良い。
In the embodiment, the
図4(a)〜図4(d)は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、制御回路72で行われる第1動作を例示している。図4(a)は、第1動作の前の第1素子51Mの状態(初期状態)を例示している。この場合も、図4(a)に例示する初期状態において、磁化12Mは、任意である。この場合も、制御回路72は、第1動作において、第1ステップSTP1及び第2ステップSTP2を実施する。
4 (a) to 4 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
These figures illustrate the first operation performed by the
制御回路72は、第1動作において、第1ステップSTP1及び第2ステップSTP2を実施する。第2ステップSTP2は、第1ステップSTP1の後に実施される。
The
図4(b)に示すように、第1ステップSTP1において、制御回路72は、第2電流J2を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を第1電位V1に設定する。このとき、第1素子51M(第1積層体51)は、第2状態ST2となる。
As shown in FIG. 4B, in the first step STP1, the
図4(c)に示すように、第2ステップSTP2において、第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、制御回路72は、第1電流J1を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を第2電位V2に設定する。この場合、第1素子51M(第1積層体51)において、第1ステップSTP1の後の状態(第2状態ST2)が維持される。
As shown in FIG. 4C, in the second step STP2, when the first input I1 is 0 and the other of 1 (for example, “1”), the
図4(d)に示すように、第2ステップSTP2において、第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、制御回路72は、第1電流J1を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を第1電位V1に設定する。この場合、第1素子51M(第1積層体51)は、第1状態ST1に変化する。
As shown in FIG. 4D, in the second step STP2, when the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, “0”), the
上記の図4(b)〜図4(d)の動作では、第1素子51M(第1積層体51)を第2状態ST2にしておき、その後で、第1入力I1に応じて、第2状態ST2を維持させるか、または、第1状態ST1へのスイッチングが行われる。第1状態ST1へのスイッチングは、第1導電層21に第1電流J1を供給して、第1磁性層11の電位を第1電位V1または第2電位V2とすることで選択される。
In the operation of FIGS. 4 (b) to 4 (d) above, the
図5(a)〜図5(d)は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、制御回路72で行われる第2動作を例示している。図5(a)は、第2動作の前の第2素子52Mの状態(初期状態)を例示している。図5(a)に例示する初期状態において、第4磁性層14の磁化14M(図1(d)及び図1(e)参照)は、任意である。1つの例において、第2動作は、第1入力I1(例えば「ウェイト」に関する情報)を第2素子52Mに書き込む動作に対応している。
5 (a) to 5 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
These figures illustrate the second operation performed by the
制御回路72は、第2動作において、第3ステップSTP3及び第4ステップSTP4を実施する。第4ステップSTP4は、第3ステップSTP3の後に実施される。
The
図5(b)に示すように、第3ステップSTP3において、制御回路72は、第4部分22dから第5部分22eへの第3電流J3を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層13を第3電位V3に設定する。第3電位V3は、第2導電層22の電位を基準にした電位である。このとき、第2素子52M(第2積層体52)は、第3状態ST3となる。
As shown in FIG. 5B, in the third step STP3, the
図5(c)に示すように、第4ステップSTP4において、第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、制御回路72は、第5部分22eから第4部分22dへの第4電流J4を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層13を、第4電位V4に設定する。第4電位V4は、第2導電層22の電位を基準にした電位である。第4電位V4が印加されているときは、例えば、第4磁性層14の磁化14Mは実質的に変化しない。第2素子52M(第2積層体52)において、第3ステップSTP3の後の状態(第3状態ST3)が維持される。
As shown in FIG. 5C, in the fourth step STP4, when the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, “0”), the
図5(d)に示すように、第4ステップSTP4において、第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、制御回路72は、第4電流J4を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層13を第3電位V3に設定する。これにより、第2素子52M(第2積層体52)は、第4状態ST4に変化する。例えば、第4磁性層14の磁化14Mは、第3ステップSTP3の後の状態から変化する。
As shown in FIG. 5D, in the fourth step STP4, when the first input I1 is the other of 0 and 1 (for example, “1”), the
上記の図5(b)〜図5(d)の動作では、第2素子52M(第2積層体52)を第3状態ST3にしておき、その後で、第1入力I1に応じて、第3状態ST3を維持させるか、または、第4状態ST4へのスイッチングが行われる。第4状態ST4へのスイッチングは、第2導電層22に第4電流J4を供給して、第3磁性層13の電位を第3電位V3または第4電位V4とすることで選択される。
In the operation of FIGS. 5B to 5D described above, the
実施形態において、第4部分22d及び第5部分22eは、互いに入れ替えても良い。
In the embodiment, the
図6(a)〜図6(d)は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、制御回路72で行われる第2動作を例示している。図6(a)は、第2動作の前の第2素子52Mの状態(初期状態)を例示している。制御回路72は、第2動作において、第3ステップSTP3及び第4ステップSTP4を実施する。
6 (a) to 6 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
These figures illustrate the second operation performed by the
図6(b)に示すように、第3ステップSTP3において、制御回路72は、第4電流J4を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層13を第3電位V3に設定する。このとき、第2素子52M(第2積層体52)は、第4状態ST4となる。
As shown in FIG. 6B, in the third step STP3, the
図6(c)に示すように、第4ステップSTP4において、第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、制御回路72は、第3電流J3を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層13を第4電位V4に設定する。この場合、第2素子52M(第2積層体52)において、第3ステップSTP3の後の状態(第4状態ST4)が維持される。
As shown in FIG. 6C, in the fourth step STP4, when the first input I1 is 0 and the other of 1 (for example, “1”), the
図6(d)に示すように、第4ステップSTP4において、第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、制御回路72は、第3電流J3を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層13を第3電位V3に設定する。この場合、第2素子52M(第2積層体52)は、第3状態ST3に変化する。
As shown in FIG. 6D, in the fourth step STP4, when the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, “0”), the
上記の図6(b)〜図6(d)の動作では、第2素子52M(第2積層体52)を第4状態ST4にしておき、その後で、第1入力I1に応じて、第4状態ST4を維持させるか、または、第3状態ST3へのスイッチングが行われる。第3状態ST3へのスイッチングは、第2導電層22に第3電流J3を供給して、第3磁性層13の電位を第3電位V3または第4電位V4とすることで選択される。
In the operation of FIGS. 6 (b) to 6 (d) described above, the
以下、第2入力I2に基づいて行われる動作の例について説明する。第2入力I2は、例えば、「アクティベーション」に関する情報に対応する。 Hereinafter, an example of the operation performed based on the second input I2 will be described. The second input I2 corresponds to, for example, information about "activation".
図7(a)〜図7(d)は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
制御回路72は、第1動作の後に第3動作をさらに実施する。第3動作は、例えば、第2入力I2に基づいて行われる。これらの図は、第3動作を例示している。これらの図の左側の図は、第3動作の前の状態(第1動作の後の状態)を例示している。これらの図の右側の図は、第3動作、及び、第3動作の後の状態を例示している。
7 (a) to 7 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
The
図7(a)に示すように、第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)である。このとき、第1素子51Mは、第1状態ST1である。このとき、制御回路72は、第3動作において、第2入力I2が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、第2電流J2を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を、第2電位V2に設定する。これにより、第1状態ST1(例えば”0”)が維持される。
As shown in FIG. 7A, the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, “0”). At this time, the
図7(b)に示すように、この場合も、第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)である。このとき、第1素子51Mは、第1状態ST1である。このとき、制御回路72は、第3動作において、第2入力I2が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、第2電流J2を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を、第1電位V1に設定する。これにより、第2状態ST2(例えば”1”)が形成される。
As shown in FIG. 7B, in this case as well, the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, “0”). At this time, the
図7(c)に示すように、第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)である。このとき、第1素子51Mは、第2状態ST2である。このとき、制御回路72は、第3動作において、第2入力I2が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、第2電流J2を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を、第2電位V2に設定する。これにより、第2状態ST2(例えば”1”)が維持される。
As shown in FIG. 7 (c), the first input I1 is the other of 0 and 1 (for example, "1"). At this time, the
図7(d)に示すように、この場合も、第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)である。このとき、第1素子51Mは、第2状態ST2である。このとき、制御回路72は、第3動作において、第2入力I2が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、第2電流J2を第1導電層21に供給しつつ、第1磁性層11を、第1電位V1に設定する。これにより、第2状態ST2(例えば”1”)が形成される。
As shown in FIG. 7D, also in this case, the first input I1 is the other of 0 and 1 (for example, “1”). At this time, the
このような動作により、第1素子51M(及び第1積層体51)において、図2(a)及び図2(b)に例示した動作が行われる。
By such an operation, the operations illustrated in FIGS. 2 (a) and 2 (b) are performed in the
図8(a)〜図8(d)は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
制御回路72は、第2動作の後に第4動作をさらに実施する。第4動作は、例えば、第2入力I2に基づいて行われる。これらの図は、第4動作を例示している。これらの図の左側の図は、第4動作の前の状態(第2動作の後の状態)を例示している。これらの図の右側の図は、第4動作、及び、第4動作の後の状態を例示している。
8 (a) to 8 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
The
図8(a)に示すように、第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)である。このとき、第2素子52Mは、第3状態ST3である。制御回路72は、第4動作において、第2入力I2が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、第3電流J3を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層を、第4電位V4に設定する。第2素子52Mにおいて、第3状態ST3(例えば”0”)が維持される。
As shown in FIG. 8A, the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, “0”). At this time, the
図8(b)に示すように、この場合も、第1入力I1が0及び1の上記の一方(例えば”0”)である。第2素子52Mは、第3状態ST3である。制御回路72は、第4動作において、第2入力I2が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、第3電流J3を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層13を、第3電位V3に設定する。第2素子52Mは、第3状態ST3(例えば”0”)である。
As shown in FIG. 8B, in this case as well, the first input I1 is one of 0 and 1 (for example, “0”). The
図8(c)に示すように、第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)である。このとき、第2素子52Mは、第4状態ST4である。制御回路72は、第4動作において、第2入力I2が0及び1の上記の他方(例えば”1”)のときに、第3電流J3を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層を、第4電位V4に設定する。第2素子52Mにおいて、第4状態ST4(例えば”1”)が維持される。
As shown in FIG. 8 (c), the first input I1 is the other of 0 and 1 (for example, "1"). At this time, the
図8(d)に示すように、この場合も、第1入力I1が0及び1の上記の他方(例えば”1”)である。第2素子52Mは、第4状態ST4である。制御回路72は、第4動作において、第2入力I2が0及び1の上記の一方(例えば”0”)のときに、第3電流J3を第2導電層22に供給しつつ、第3磁性層13を、第3電位V3に設定する。第2素子52Mは、第4状態ST4(例えば”1”)に変化する。
As shown in FIG. 8D, also in this case, the first input I1 is the other of 0 and 1 (for example, “1”). The
このような動作により、第2素子52M(及び第2積層体52)において、図2(a)及び図2(b)に例示した動作が行われる。
By such an operation, the operations illustrated in FIGS. 2 (a) and 2 (b) are performed in the
図8(a)〜図8(d)に示す動作において、図7(a)〜図7(d)に示す動作で第2入力I2の情報を反転(”0”と”1”とを互いに入れ替え)したときの動作が行われる。 In the operations shown in FIGS. 8 (a) to 8 (d), the information of the second input I2 is inverted ("0" and "1" are mutually inverted by the operations shown in FIGS. 7 (a) to 7 (d). The operation when (replacement) is performed.
例えば、第1素子51Mにおいは、第1入力I1と第2入力I2との「OR」演算が行われる。第2素子52Mにおいは、第1入力I1と、第2入力I2の反転と、の「AND」演算が行われる。
For example, the odor of the
第2入力I2の反転信号は、例えば、制御回路72で生成されても良い。制御回路72は、第2入力I2の反転回路を含んでも良い。
The inverting signal of the second input I2 may be generated by, for example, the
以下、演算装置110の1つの例についてさらに説明する。
Hereinafter, one example of the
図9は、第1実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図9は、演算装置110のブロック図である。
図9に示すように、演算装置110において、素子部54及び回路部70が設けられる。既に説明したように、素子部54は、第1素子51M及び第2素子52Mを含む。回路部70は、演算回路71及び制御回路72を含む。後述するように、複数の第1素子51Mが設けられても良い。複数の第1素子51Mは、第1素子群51MATに含まれる。複数の第2素子52Mが設けられても良い。複数の第2素子52Mは、第2素子群52MATに含まれる。例えば、複数の第1素子51Mの数は、複数の第2素子52Mの数と同じである。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an arithmetic unit according to the first embodiment.
FIG. 9 is a block diagram of the
As shown in FIG. 9, the
この例では、演算装置110に、コントローラ63C、WLドライバ63DR、WLデコーダ63DE、第1BLドライバ61DR、第2BLドライバ62DR、第1BLデコーダ61DE及び第2BLデコーダ62DEが設けられる。コントローラ63Cは、WLドライバ63DR、WLデコーダ63DE、第1BLドライバ61DR、第2BLドライバ62DR、第1BLデコーダ61DE及び第2BLデコーダ62DEを制御する。これらのドライバ及びデコーダは、制御回路72に含まれる。コントローラ63Cが制御回路72に含まれても良い。
In this example, the
後述するように、第1BLデコーダ61DEは、第1素子51Mの第1導電層21と電気的に接続される。後述するように、第2BLデコーダ62DEは、第2素子52Mの第2導電層22と電気的に接続される。第1BLデコーダ61DEは、第1導電層21に第1電流J1または第2電流J2を供給する。第2BLデコーダ62DEは、第2導電層22に第3電流J3または第4電流J4を供給する。
As will be described later, the first BL decoder 61DE is electrically connected to the first
第1素子51Mに第1BLデコーダ61DEが電気的に接続される。第1BLデコーダ61DEが第1BLドライバ61DRと電気的に接続される。第1BLドライバ61DRが第1データバッファ61DBと電気的に接続される。第1BLデコーダ61DE、第1BLドライバ61DR及び第1データバッファ61DBは、制御回路72に含まれる。第1BLデコーダ61DEにより、第1素子51Mの第1磁性層11の電位が制御される。
The first BL decoder 61DE is electrically connected to the
第2素子52Mに第2BLデコーダ62DEが電気的に接続される。第2BLデコーダ62DEが第2BLドライバ62DRと電気的に接続される。第2BLドライバ62DRが第2データバッファ62DBと電気的に接続される。第2BLデコーダ62DE、第2BLドライバ62DR及び第2データバッファ62DBは、制御回路72に含まれる。第2BLデコーダ62DEにより、第2素子52Mの第3磁性層13の電位が制御される。
The second BL decoder 62DE is electrically connected to the
第1素子51Mと第2素子51Mとの間に、演算回路71が設けられる。制御回路72により、上記の動作が行われる。演算回路71により、上記の演算結果(例えば第1信号SG1及び第2信号SG2)が出力される。
An
図10(a)及び図10(b)は、第1実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図10(a)に示すように、第1BLデコーダ61DEに、導電層ドライバCLDを介して電源WDVUから電流が供給される。第1BLデコーダ61DEに、別の導電層ドライバCLDを介して電源BWDVUから電流が供給される。第1BLデコーダ61DEに、BLドライバBLDを介して、第1バッファBF1の出力が供給される。第1バッファBF1に、例えば、第1入力I1及び第2入力I2に関するデータが供給される。
10 (a) and 10 (b) are schematic views illustrating the arithmetic unit according to the first embodiment.
As shown in FIG. 10A, a current is supplied to the first BL decoder 61DE from the power supply WDV U via the conductive layer driver CLD. A current is supplied to the first BL decoder 61DE from the power supply BWDV U via another conductive layer driver CLD. The output of the first buffer BF1 is supplied to the first BL decoder 61DE via the BL driver BLD. Data regarding, for example, the first input I1 and the second input I2 are supplied to the first buffer BF1.
この例では、1つの第1導電層21に、複数の第1積層体51が設けられる。第1BLデコーダ61DEの出力の1つが、トランジスタを介して、第1導電層21の第1部分21aと電気的に接続される。第1BLデコーダ61DEの出力の別の1つが、トランジスタを介して、第1導電層21の第2部分21bと電気的に接続される。第1BLデコーダ61DEの出力のさらに別の1つが、トランジスタTR1を介して、複数の第1磁性層11の1つと電気的に接続される。これらのトランジスタのそれぞれのゲートは、WLデコーダ63DEと電気的に接続される。
In this example, a plurality of first
この例では、複数の第1導電層21が、X軸方向及びY軸方向に沿って、マトリクス状に並ぶ。例えば、第1素子群51MATにおいて、複数の第1素子51Mが、X軸方向及びY軸方向に沿って、マトリクス状に並ぶ。
In this example, a plurality of first
第2BLデコーダ62DEに、導電層ドライバCLDを介して電源WDVLから電流が供給される。第2BLデコーダ62DEに、別の導電層ドライバCLDを介して電源BWDVLから電流が供給される。第2BLデコーダ62DEに、BLドライバBLDを介して、第2バッファBF2の出力が供給される。第2バッファBF2に例えば、第1入力I1及び第2入力I2に関するデータが供給される。この例では、第2バッファBF2は、インバータINV(反転回路)を含む。例えば、第2バッファBF2から、第1バッファBF1からの出力に対して反転した信号(反転した情報)が出力される。 To the 2BL decoder 62DE, current from the power supply WDV L via the conductive layer driver CLD is supplied. To the 2BL decoder 62DE, a current from the power supply BWDV L is supplied through another conductive layer driver CLD. The output of the second buffer BF2 is supplied to the second BL decoder 62DE via the BL driver BLD. For example, data relating to the first input I1 and the second input I2 is supplied to the second buffer BF2. In this example, the second buffer BF2 includes an inverter INV (inverting circuit). For example, the second buffer BF2 outputs a signal (inverted information) inverted with respect to the output from the first buffer BF1.
この例では、1つの第2導電層22に、複数の第2積層体52が設けられる。第2BLデコーダ62DEの出力の1つが、トランジスタを介して、第2導電層22の第4部分22dと電気的に接続される。第2BLデコーダ62DEの出力の別の1つが、トランジスタを介して、第2導電層22の第5部分22eと電気的に接続される。第2BLデコーダ61DEの出力のさらに別の1つが、トランジスタTR2を介して、複数の第3磁性層12の1つと電気的に接続される。これらのトランジスタのそれぞれのゲートは、WLデコーダ63DEと電気的に接続される。
In this example, a plurality of second
この例では、複数の第2導電層22が、X軸方向及びY軸方向に沿って、マトリクス状に並ぶ。例えば、第2素子群52MATにおいて、複数の第2素子52Mが、X軸方向及びY軸方向に沿ってマトリクス状に並ぶ。
In this example, the plurality of second
WLデコーダ63DEにWLドライバWLDを介して、WL制御信号WLが供給される。 The WL control signal WL is supplied to the WL decoder 63DE via the WL driver WLD.
例えば、演算回路71は、複数のセンスアンプSAを含む。複数のセンスアンプSAの1つは、トランジスタTR1を介して、第1磁性層11と電気的に接続される。複数のセンスアンプSAの1つは、第1磁性層11と第1導電層21との間の経路を含む第1経路CP1(図1(a)参照)の電気抵抗に対応する値(例えば、電気抵抗、電流及び電圧の少なくともいずれか)を検出可能である。
For example, the
複数のセンスアンプSAの1つは、トランジスタTR2を介して、第3磁性層13と電気的に接続される。複数のセンスアンプSAの1つは、第3磁性層13と第2導電層22との間の経路を含む第2経路CP2(図1(a)参照)の電気抵抗に対応する値(例えば、電気抵抗、電流及び電圧の少なくともいずれか)を検出可能である。
One of the plurality of sense amplifiers SA is electrically connected to the third
第1入力I1及び第2入力I2に対応する状態が第1素子51Mに形成される。第1素子51Mに形成される状態は、例えば、「OR」の演算結果である。第1入力I1及び第2入力I2に対応する状態が、第2素子52Mに形成される。第2素子52Mに形成される状態は、例えば、第1入力I1と、第2入力I2の反転と、の「AND」の演算結果である。演算回路71は、例えば、「XNOR」の演算結果を出力できる。
A state corresponding to the first input I1 and the second input I2 is formed in the
上記の第1バッファBF1及び第2バッファBF2は、例えば、回路部70に含まれる。第1バッファBF1は、第1素子51Mと電気的に接続される。第1バッファBF1は、第1入力I1及び第2入力I2の少なくともいずれかを保存可能である。第2バッファBF2は、第2素子52Mと電気的に接続される。第2バッファBF2は、第1入力I1及び第2入力I2の上記の少なくともいずれかを保存可能である。例えば、第2バッファBF2は、第1バッファBF1から出力される信号に対して反転した信号を出力可能である。例えば、第2バッファBF2は、インバータINVを含んでも良い。
The first buffer BF1 and the second buffer BF2 described above are included in, for example, the
図10(b)に示すように、実施形態に係る演算装置110aにおいては、第2バッファBF2と第2BLデコーダ62DEとの間に設けられるBLドライバBLDは、インバータINVを含む。これにより、例えば、第2BLデコーダ62DEから、第1BLデコーダ61DEからの出力に対して反転した信号(反転した情報)が出力される。
As shown in FIG. 10B, in the
このように、回路部70は、第1素子51Mと電気的に接続された第1回路(例えば、第1BLデコーダ61DEなど)を含む。この第1回路は、第1入力I1及び第2入力I2の少なくともいずれかに応じた信号を出力可能である。回路部70は、さらに、第2素子52Mと電気的に接続された第2回路(例えば、第2BLデコーダ62DEなど)を含む。この第2回路は、第1入力I1及び第2入力I2の上記の少なくともいずれかに応じた信号を出力可能である。例えば、上記の第2回路は、インバータINVを含む。例えば、第2回路から、第1回路からの出力に対して反転した信号(反転した情報)が出力される。
As described above, the
図11〜図15は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、積層体(例えば、第1積層体51及び第2積層体52など)に保持されるデータの状態を例示している。1つの例において、第1積層体51に保存されるデータは、第2磁性層12の磁化12Mの磁化の向きに対応する。1つの例において、第2積層体52に保存されるデータは、第4磁性層14の磁化14Mの磁化の向きに対応する。
11 to 15 are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
These figures exemplify the state of data held in the laminated body (for example, the first
例えば、図11に例示する初期状態において、複数の積層体(例えば第1素子51M及び第2素子52M)に保存されるデータ(例えば値)は任意である。
For example, in the initial state illustrated in FIG. 11, the data (for example, the value) stored in the plurality of laminated bodies (for example, the
図12に示すように、第1素子51M及び第2素子52Mに、ウェイトデータWm,nを書き込む。この動作は、例えば、第1動作及び第2動作に対応する。図12に示すように、例えば、演算回路71から見て対称な位置に、同じ値が書き込まれることが望ましい。
As shown in FIG. 12, weight data Wm and n are written in the
例えば、素子部54は、複数の第1素子51M、及び、複数の第2素子52Mを含む。演算回路71(例えばセンスアンプSA)の少なくとも一部は、複数の第1素子51Mの少なくとも一部と、複数の第2素子52Mの少なくとも一部と、の間に設けられる。1以上の任意の整数を「N」とする。例えば、「N」は、複数の第1素子51Mの数以下であり、複数の第2素子52Mの数以下である。N番目の第1素子51Mは、(N+1)番目の第1素子51Mと、演算回路71と、の間にある。例えば、演算回路71から、第1〜第N番目の第1素子51Mが、この順で並ぶ。N番目の第2素子52Mは、(N+1)番目の第2素子52Mと、演算回路71と、の間にある。例えば、演算回路71から、第1〜第N番目の第2素子52Mがこの順で並ぶ。N番目の第1素子51Mに対応する第1入力I1は、N番目の第2素子52Mに対応する第1入力I1と同じである。
For example, the
図13に示すように、第1バッファBF1に第2入力I2(I1〜Imなど)を保存する。一方、第2バッファBF2に第2入力I2の反転(xI1〜xImなど)を保存する。例えば、第2バッファBF2にインバータINV(図10(a)参照)が設けられることで、反転のデータが保存できる。 As shown in FIG. 13, to store the second input I2 (such as I 1 ~I m) to the first buffer BF1. On the other hand, the inversion of the second input I2 (xI 1 to xI m, etc.) is stored in the second buffer BF2. For example, by providing the second buffer BF2 with an inverter INV (see FIG. 10A), inverted data can be stored.
図14に示すように、演算を行うことにより、第1素子51Mに、第1入力I1及び第2入力I2に関する「OR」の演算結果(値O1,1〜値Om,n)が保存される。演算においては、例えば、第1素子51Mにおいて、第1導電層21に第2電流J2を供給しつつ、第2入力I2に応じて、第1磁性層11を第1電位V1または第2電位V2とする(図7(a)〜図7(d)参照)。
As shown in FIG. 14, by performing the calculation, the calculation results (values O 1, 1 to values O m, n ) of "OR" regarding the first input I1 and the second input I2 are stored in the
一方、図14に示すように、演算を行うことにより、第2素子52Mに、第1入力I1、及び、第2入力I2の反転に関する「AND」の演算結果(値A1,1〜値Am,n)が保存される。演算においては、例えば、第2素子52Mにおいて、第2導電層22に第3電流J3を供給しつつ、第2入力I2に応じて、第3磁性層13を第3電位V3または第4電位V4とする(図8(a)〜図8(d)参照)。
On the other hand, as shown in FIG. 14, by performing the calculation, the calculation result of "AND" regarding the inversion of the first input I1 and the second input I2 (values A 1, 1 to value A) is performed on the second element 52M. m, n ) is saved. In the calculation, for example, in the
図15に示すように、演算回路71において、第1素子51Mの状態と、第2素子52Mの状態と、に基づいて、第1信号SG1または第2信号SG2(信号F1,1〜Fm,1)が出力される。
As shown in FIG. 15, in the
例えば、既に説明したように、演算回路71は、第1素子51Mが第1状態ST1で第2素子52Mが第3状態ST3のとき、及び、第1素子51Mが第2状態ST2で第2素子52Mが第4状態ST4のときに第1信号SG1(例えば”1”)を出力する。例えば、演算回路71は、第1素子51Mが第2状態ST2で、第2素子52Mが第3状態ST3のときに、第2信号SG2(例えば”0”)を出力する。
For example, as described above, in the
例えば、図2(b)に関して説明したように、第1素子51Mの値と、第2素子52Mの値と、の差が小さいとき(または差がないとき)に、演算回路71から出力される信号71Sは、第1信号SG1(例えば”1”)である。第1素子51Mの値と、第2素子52Mの値と、の差が大きいときに、演算回路71から出力される信号71Sは、第2信号SG2(例えば”0”)である。このような演算は、例えば、演算回路71に設けられるセンスアンプSAで、第1素子51Mから得られる信号と、第2素子52Mから得られる信号と、の差を検出することで、行われる。
For example, as described with respect to FIG. 2B, when the difference between the value of the
さらに、第1素子51Mの電気抵抗と、第2素子52Mの電気抵抗と、において、オフセットを設けることで、上記の演算がより容易になる。
Further, by providing an offset between the electric resistance of the
図16は、第1実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図16の横軸は、電気抵抗Re1である。縦軸は、分布Ds1である。図16に示すように、例えば、第3電気抵抗R3は、第1電気抵抗R1と第2電気抵抗R2との間でも良い。例えば、第2電気抵抗R2は、第3電気抵抗R3と第4電気抵抗R4との間でも良い。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an arithmetic unit according to the first embodiment.
The horizontal axis of FIG. 16 is the electric resistance Re1. The vertical axis is the distribution Ds1. As shown in FIG. 16, for example, the third electric resistance R3 may be between the first electric resistance R1 and the second electric resistance R2. For example, the second electric resistance R2 may be between the third electric resistance R3 and the fourth electric resistance R4.
例えば、第1積層体51(例えば図1(a)参照)のX−Y平面内の面積と、第2積層体52(例えば図1(a)参照)のX−Y平面内の面積と、を互いに異なることで、上記の電気抵抗の関係が得られる。 For example, the area of the first laminated body 51 (for example, see FIG. 1 (a)) in the XY plane and the area of the second laminated body 52 (for example, see FIG. 1 (a)) in the XY plane. The above-mentioned electrical resistance relationship can be obtained by differentiating each other.
図16に示す例において、第1素子51Mから得られる電気抵抗が、第2素子52Mから得られる電気抵抗よりも高い場合に、演算回路71は第2信号SG2(例えば”0”)を出力する。例えば、第1素子51Mから得られる電気抵抗が、第2素子52Mから得られる電気抵抗と同じ場合、または、第2素子52Mから得られる電気抵抗よりも低い場合に、演算回路71は第1信号SG1(例えば”1”)を出力する。
In the example shown in FIG. 16, when the electric resistance obtained from the
このように、複数の素子の電気抵抗に、オフセットを付与することで、演算回路71における第1信号SG1または2信号SG2の出力の生成が容易になる。
By imparting an offset to the electrical resistance of the plurality of elements in this way, it becomes easy to generate the output of the first signal SG1 or the second signal SG2 in the
上記のオフセットは、演算回路71において作られても良い。以下、オフセットに関するいくつかの例について説明する。
図17は、第1実施形態に係る演算装置の一部を例示する模式図である。
これらの図は、演算回路71の例を示している。
The above offset may be made in the
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a part of the arithmetic unit according to the first embodiment.
These figures show an example of the
図17に示すように、演算装置111において、演算回路71は、例えば、第1入力端子IN1に流れる電流と、第2入力端子IN2に流れる電流と、の差を読み出す。第1入力端子IN1は、第1経路CP1(図1(a)参照)と電気的に接続される。第2入力端子IN2は、第2経路CP2(図1(a)参照)と電気的に接続される。この例では、第2入力端子IN2に抵抗ROが接続される。これにより、第1素子51Mから得られる電流と、第2素子52Mから得られる電流と、においてオフセットが生成される。
As shown in FIG. 17, in the
このように、この例では、演算回路71は、第1経路CP1と電気的に接続された第1センス回路SEN1と、第2経路CP2と電気的に接続された第2センス回路SEN2と、を含む。第1センス回路SEN1に含まれる回路の抵抗は、第2センス回路SEN2に含まれる回路の抵抗と異なる。この例では、抵抗ROが設けられることにより、これらの回路の抵抗が互いに異なる。例えば、図16に関して説明した電気抵抗に対応する関係が得られる。
As described above, in this example, the
この例では、センス回路SENにリード電圧Vreadが供給される。第1センス回路SEN1及び第2センス回路SEN2が、接地電位(または例えば電圧Vss)と電気的に接続される。例えば、出力OUTまたは出力OUTBに、第1入力端子IN1に流れる電流と、第2入力端子IN2に流れる電流と、の差に応じた信号が出力される。 In this example, the read voltage Voltage is supplied to the sense circuit SEN. The first sense circuit SEN1 and the second sense circuit SEN2 are electrically connected to the ground potential (or, for example, voltage Vss). For example, a signal corresponding to the difference between the current flowing through the first input terminal IN1 and the current flowing through the second input terminal IN2 is output to the output OUT or the output OUTB.
図18(a)〜図18(c)は、第1実施形態に係る演算装置の一部を例示する模式図である。
図18(a)に示すように、演算装置112において、演算回路71は、第1センス回路SEN1及び第2センス回路SEN2と、を含む。第1センス回路SEN1は、回路SENA1及び第1トランジスタM1を含む。第2センス回路SEN2は、回路SENA2及び第2トランジスタM2を含む。
18 (a) to 18 (c) are schematic views illustrating a part of the arithmetic unit according to the first embodiment.
As shown in FIG. 18A, in the
回路SENA1のゲートに第1トランジスタM1が接続される。回路SENA2のゲートに第2トランジスタM2が接続される。第1トランジスタM1の他端は、第1素子51M(第1経路CP1)を介して、接地電位(または例えば電圧Vss)と電気的に接続される。第1トランジスタM1に第1リード電流Iread1が流れる。第2トランジスタM2の他端は、第2素子52M(第2経路CP2)を介して、接地電位(または例えば電圧Vss)と電気的に接続される。第2トランジスタM2に第2リード電流Iread2が流れる。第1トランジスタM1のゲート及び第2トランジスタM2のゲートにクランプ電圧Vclampが供給される。
The first transistor M1 is connected to the gate of the circuit SENA1. The second transistor M2 is connected to the gate of the circuit SENA2. The other end of the first transistor M1 is electrically connected to the ground potential (or, for example, voltage Vss) via the
図18(b)は、第1トランジスタM1を例示している。第1トランジスタM1は、第1半導体層SL1に設けられた第1ソースS1及び第1ドレインD1、第1絶縁膜IL1、及び、第1ゲートG1を含む。第1トランジスタM1は、第1ゲート幅w1を有する。第1ゲート幅w1は、例えば、第1ソースS1から第1ドレインD1への方向と交差する方向に沿う、第1ゲートG1の長さに対応する。 FIG. 18B illustrates the first transistor M1. The first transistor M1 includes a first source S1 and a first drain D1 provided in the first semiconductor layer SL1, a first insulating film IL1, and a first gate G1. The first transistor M1 has a first gate width w1. The first gate width w1 corresponds to, for example, the length of the first gate G1 along the direction intersecting the direction from the first source S1 to the first drain D1.
図18(c)は、第2トランジスタM2を例示している。第2トランジスタM2は、第2半導体層SL2に設けられた第2ソースS2及び第2ドレインD2、第2絶縁膜IL2、及び、第2ゲートG2を含む。第2トランジスタM2は、第2ゲート幅w2を有する。第2ゲート幅w2は、例えば、第2ソースS2から第2ドレインD2への方向と交差する方向に沿う、第2ゲートG2の長さに対応する。 FIG. 18C illustrates the second transistor M2. The second transistor M2 includes a second source S2 and a second drain D2 provided in the second semiconductor layer SL2, a second insulating film IL2, and a second gate G2. The second transistor M2 has a second gate width w2. The second gate width w2 corresponds to, for example, the length of the second gate G2 along the direction intersecting the direction from the second source S2 to the second drain D2.
実施形態において、第1ゲート幅w1は、第2ゲート幅w2よりも広い。これにより、第2トランジスタM2の抵抗(オン抵抗)は、第1トランジスタM1の抵抗(オン抵抗)よりも高くなる。例えば、第2経路CP2の抵抗が、第1経路CP1の抵抗よりも高くなり、オフセットが生じる。これにより、例えば、図16に関して説明した電気抵抗に対応する関係が得られる。 In the embodiment, the first gate width w1 is wider than the second gate width w2. As a result, the resistance (on resistance) of the second transistor M2 becomes higher than the resistance (on resistance) of the first transistor M1. For example, the resistance of the second path CP2 becomes higher than the resistance of the first path CP1, and an offset occurs. This provides, for example, the relationship corresponding to the electrical resistance described with respect to FIG.
図19は、第1実施形態に係る演算装置の一部を例示する模式図である。
図19に示すように、演算装置113において、演算回路71は、第1センス回路SEN1及び第2センス回路SEN2と、を含む。第1センス回路SEN1は、回路SENA1及び第1トランジスタM1を含む。第2センス回路SEN2は、回路SENA2及び第2トランジスタM2を含む。
FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a part of the arithmetic unit according to the first embodiment.
As shown in FIG. 19, in the
この例では、第1トランジスタM1の第1ゲートG1に印加される第1クランプ電圧Vclamp1が、第2トランジスタM2の第2ゲートG2に印加される第2クランプ電圧Vclamp2とは異なる。例えば、第1クランプ電圧Vclamp1は、第2クランプ電圧Vclamp2よりも高い。これにより、例えば、第2経路CP2の抵抗が、第1経路CP1の抵抗よりも高くなり、オフセットが生じる。これにより、例えば、図16に関して説明した電気抵抗に対応する関係が得られる。 In this example, the first clamp voltage Vlamp1 applied to the first gate G1 of the first transistor M1 is different from the second clamp voltage Vlamp2 applied to the second gate G2 of the second transistor M2. For example, the first clamp voltage Vlamp1 is higher than the second clamp voltage Vlamp2. As a result, for example, the resistance of the second path CP2 becomes higher than the resistance of the first path CP1, and an offset occurs. This provides, for example, the relationship corresponding to the electrical resistance described with respect to FIG.
このように、演算回路71は、第1経路CP1と電気的に接続された第1センス回路SEN1と、第2経路CP2と電気的に接続された第2センス回路SEN2と、オフセット電圧回路(第1クランプ電圧Vclamp1用の回路、及び、第2クランプ電圧Vclamp2用の回路の少なくともいずれか)と、を含む。オフセット電圧回路は、1センス回路SEN1及び第2センス回路SEN2の少なくともいずれかに接続される。オフセット電圧回路による電圧(第1クランプ電圧Vclamp1用の回路、または、第2クランプ電圧Vclamp2用の回路の少なくともいずれか)は、互いに異なる。
As described above, the
図20は、第1実施形態に係る演算装置の一部を例示する模式図である。
図20に示すように、演算装置114において、演算回路71として、電圧センス型のリード回路が用いられても良い。
FIG. 20 is a schematic diagram illustrating a part of the arithmetic unit according to the first embodiment.
As shown in FIG. 20, in the
図21(a)及び図21(b)は、第1実施形態に係る演算装置の一部を例示する模式図である。
図21(a)に示すように、演算装置115において、演算回路71として、電圧センス型のセンスアンプSAが用いられる。この例では、センスアンプSAは、第1経路CP1及び第2経路CP2と電気的に接続される。この例では、第1経路CP1に第1キャパシタC1が電気的に接続される。第2経路CP2に第2キャパシタC2が電気的に接続される。これらのキャパシタは、センスアンプSAが読み出す電圧を保持する。この例では、これらのキャパシタの電気容量が、互いに異なる。例えば、第1キャパシタC1の電気容量が第2キャパシタC2の電気容量よりも大きい。これにより、例えば、図16に関して説明した電気抵抗に対応する関係が得られる。
21 (a) and 21 (b) are schematic views illustrating a part of the arithmetic unit according to the first embodiment.
As shown in FIG. 21 (a), in the arithmetic unit 115, a voltage sense type sense amplifier SA is used as the
この場合、図21(b)に示すように、センスアンプSAには、オフセットの無い回路を用いても良い。 In this case, as shown in FIG. 21B, a circuit without an offset may be used for the sense amplifier SA.
図13〜図15に関して説明した動作においては、複数の第1素子51M及び複数の第2素子52Mの全体で、一括して演算が行われる。この場合、例えば、ライトドライバから素子部54に供給される電流が大きい。
In the operations described with reference to FIGS. 13 to 15, calculations are collectively performed by the plurality of
実施形態において、複数の第1素子51Mの一部のグループ、及び、複数の第2素子52Mの一部のグループで、演算が行われても良い。例えば、ライトドライバから素子部54に供給される電流を小さくできる。以下、このような動作の例について説明する。
In the embodiment, the calculation may be performed by a part group of the plurality of
図22〜図25は、第1実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
図22は、第1素子51M及び第2素子52Mに、ウェイトデータWm,nを書き込んだ後の動作を例示している。図22に示すように、第1バッファBF1に第2入力I2(I1〜Imなど)を保存する。一方、第2バッファBF2に第2入力I2の反転(xI1〜xImなど)を保存する。
22 to 25 are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the first embodiment.
FIG. 22 illustrates the operation after the weight data Wm and n are written to the
図23に示すように、1行目のロウを活性化して、第1素子51Mの1行目で「OR」演算を行う。一方、1行目のロウを活性化して、第2素子52Mの1行目で「AND」演算を行う。
As shown in FIG. 23, the row in the first row is activated, and the “OR” operation is performed in the first row of the
図24に示すように、2行目のロウを活性化して、第1素子51Mの2行目で「OR」演算を行う。一方、2行目のロウを活性化して、第2素子52Mの2行目で「AND」演算を行う。
As shown in FIG. 24, the row in the second row is activated, and the “OR” operation is performed in the second row of the
その後、順次、活性化するロウを変更して、演算を行う。図25に示すように、最後の行のロウを活性化して、演算を行う。これにより、複数の第1素子51M及び複数の第2素子52Mの全体での演算が終了する。この方法においては、電流を小さくできる。
After that, the row to be activated is sequentially changed to perform the calculation. As shown in FIG. 25, the row in the last line is activated to perform the calculation. As a result, the calculation of the plurality of
例えば、図11〜図15に関して説明した例では、第1入力I1は、「ウェイト」に対応する。第2入力I2は、「アクティベーション」に対応する。以下に説明するように、これらの入力が互いに入れ替えられても良い。 For example, in the examples described with respect to FIGS. 11 to 15, the first input I1 corresponds to a "weight". The second input I2 corresponds to "activation". These inputs may be interchanged as described below.
(第2実施形態)
本実施形態においては、第1入力I1が、「アクティベーション」に対応し、第2入力I2が、「ウェイト」に対応する。
(Second Embodiment)
In this embodiment, the first input I1 corresponds to "activation" and the second input I2 corresponds to "wait".
図26〜図30は、第2実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、積層体(例えば、第1積層体51及び第2積層体52など)に保持されるデータの状態を例示している。例えば、図26に例示する初期状態において、複数の積層体(例えば第1素子51M及び第2素子52M)に保存されるデータ(例えば値)は任意である。
26 to 30 are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the second embodiment.
These figures exemplify the state of data held in the laminated body (for example, the first
図27に示すように、第1素子51M及び第2素子52Mに、アクティベーションデータIm,n(入力データ)を書き込む。この動作は、例えば、第1動作及び第2動作に対応する。図27に示すように、例えば、演算回路71から見て対称な位置に、同じ値が書き込まれることが望ましい。
As shown in FIG. 27, activation data Im , n (input data) are written in the
図28に示すように、第1バッファBF1に第2入力I2(W1〜Wmなど)を保存する。一方、第2バッファBF2に第2入力I2の反転(xW1〜xWmなど)を保存する。 As shown in FIG. 28, the second input I2 (W 1 to W m, etc.) is stored in the first buffer BF1. On the other hand, the inversion of the second input I2 (xW 1 to xW m, etc.) is stored in the second buffer BF2.
図29に示すように、演算を行うことにより、第1素子51Mに、第1入力I1及び第2入力I2に関する「OR」の演算結果(値O1,1〜値Om,n)が保存される。演算において、例えば、第1素子51Mにおいて、第1導電層21に第2電流J2を供給しつつ、第2入力I2に応じて、第1磁性層11を第1電位V1または第2電位V2とする。
As shown in FIG. 29, by performing the calculation, the calculation results (values O 1, 1 to values O m, n ) of "OR" regarding the first input I1 and the second input I2 are stored in the
一方、図29に示すように、演算を行うことにより、第2素子52Mに、第1入力I1、及び、第2入力I2の反転に関する「AND」の演算結果(値A1,1〜値Am,n)が保存される。演算においては、例えば、第2素子52Mにおいて、第2導電層22に第3電流J3を供給しつつ、第2入力I2に応じて、第3磁性層13を第3電位V3または第4電位V4とする。
On the other hand, as shown in FIG. 29, by performing the calculation, the calculation result of "AND" regarding the inversion of the first input I1 and the second input I2 (values A 1, 1 to value A) is performed on the second element 52M. m, n ) is saved. In the calculation, for example, in the
図30に示すように、演算回路71において、第1素子51Mの状態と、第2素子52Mの状態と、に基づいて、第1信号SG1または第2信号SG2(信号F1,1〜Fm,1)が出力される。
As shown in FIG. 30, in the
この場合も、演算回路71は、第1素子51Mが第1状態ST1で第2素子52Mが第3状態ST3のとき、及び、第1素子51Mが第2状態ST2で第2素子52Mが第4状態ST4のときに第1信号SG1(例えば”1”)を出力する。例えば、演算回路71は、第1素子51Mが第2状態ST2で第2素子52Mが第3状態ST3のときに、第2信号SG2(例えば”0”)を出力する。
In this case as well, in the
(第3実施形態)
以下、第3実施形態に係る演算装置のいくつかの例について説明する。
図31は、第3実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図31に示すように、演算装置130は、XNOR演算回路55を含む。XNOR演算回路55は、例えば、第1実施形態及び第2実施形態に関して説明した構成を有する。XNOR演算回路55は、上記の素子部54及び上記の演算回路71を含む。XNOR演算回路55は、上記の動作を実施可能である。
(Third Embodiment)
Hereinafter, some examples of the arithmetic unit according to the third embodiment will be described.
FIG. 31 is a schematic diagram illustrating an arithmetic unit according to the third embodiment.
As shown in FIG. 31, the
演算装置130は、計算機システムの例の1つである。例えば、演算装置130は、複数の演算要素PE(例えばProcessor Element)を含む。例えば、メモリコントローラ56により、XNOR演算回路55及び演算要素PEが制御される。
The
この例では、複数の演算要素PE、メモリコントローラ56及びXNOR演算回路55は、1つのチップに設けられる。このチップは、例えばプロセッサチップである。このプロセッサチップにおいて、例えば、DNN(Deep Neural Network)などの計算が実施できる。
In this example, the plurality of arithmetic elements PE, the
この例では、演算装置130は、メモリ57(例えばDRAM)をさらに含む。メモリ57(例えばDRAM)は、例えば、ウェイトに関するデータ、アクティベーション(入力)に関するデータ、及び、出力データなどを保存できる。
In this example, the
演算要素PEは、例えば、DNNにおける「畳み込み演算」(Convolution)において、積演算以外の、和演算、活性化演算、及び、Batch Normalization処理の少なくともいずれかなどを行う。 The arithmetic element PE, for example, performs at least one of a sum operation, an activation operation, and a Batch Normalization process other than the product operation in the "convolution operation" (Convolution) in DNN.
図32(a)〜図32(d)は、第3実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、演算装置130における動作を例示している。図32(a)に示すように、メモリ57から、ウェイトデータWをXNOR演算回路55に供給する。
32 (a) to 32 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the third embodiment.
These figures illustrate the operation in the
図32(b)に示すように、メモリ57から、アクティベーション(例えば入力)に関するデータIをXNOR演算回路55に供給する。
As shown in FIG. 32 (b), data I regarding activation (for example, input) is supplied from the
図32(c)に示すように、XNOR演算回路55による演算結果(例えば積演算)は、例えば、メモリコントローラ56介して、複数の演算要素PEに供給される。演算要素PEにおいて、和演算、活性化演算、及び、Batch Normalization処理などが行われる。
As shown in FIG. 32 (c), the calculation result (for example, product calculation) by the
図32(d)に示すように、計算結果がメモリ57に保存される。
As shown in FIG. 32 (d), the calculation result is stored in the
図33は、第3実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図33に示すように、演算装置131においては、複数の演算要素PE、メモリコントローラ56、XNOR演算回路55及びメモリ57(例えばDRAM)に加えて、バッファ回路55Bをさらに含む。バッファ回路55Bは、例えば、アクティベーション(例えば入力)に関するデータを保存可能である。
FIG. 33 is a schematic diagram illustrating an arithmetic unit according to the third embodiment.
As shown in FIG. 33, the
例えば、DNNの演算においては、同じのアクティベーションデータ(例えば、入力データ)に関して、複数のウェイトデータを用いた演算(例えば、「畳み込み演算」)を行う場合がある。例えば、入力データは、再利用可能である。入力データをバッファ回路55Bに保存することにより、例えば、メモリ57とプロセッサとの間のデータ転送量を少なくすることができる。
For example, in the DNN calculation, a calculation using a plurality of weight data (for example, "convolution calculation") may be performed on the same activation data (for example, input data). For example, the input data can be reused. By storing the input data in the
図34(a)〜図34(d)は、第3実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、演算装置131における動作を例示している。図34(a)に示すように、メモリ57から、ウェイトデータWをXNOR演算回路55に供給する。一方、メモリ57から、アクティベーション(例えば入力)に関するデータIをバッファ回路55Bに供給する。
34 (a) to 34 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the third embodiment.
These figures illustrate the operation in the
図34(b)に示すように、バッファ回路55Bから、アクティベーション(例えば入力)に関するデータIをXNOR演算回路55に転送する。そして、XNOR演算回路55で、XNOR演算を行う。
As shown in FIG. 34 (b), the data I regarding activation (for example, input) is transferred from the
図34(c)に示すように、XNOR演算回路55による演算結果(例えば積演算)は、例えば、メモリコントローラ56介して、複数の演算要素PEに供給される。演算要素PEにおいて、和演算、活性化演算、及び、Batch Normalization処理などが行われる。
As shown in FIG. 34 (c), the calculation result (for example, product calculation) by the
図34(d)に示すように、計算結果の少なくとも一部がメモリ57に保存される。バッファ回路55Bに空き容量がある場合は、計算結果の少なくとも一部がバッファ回路55Bに保存されても良い。バッファ回路55Bに保存された、計算結果の少なくとも一部が、後の計算に用いられても良い。
As shown in FIG. 34 (d), at least a part of the calculation result is stored in the
図35は、第3実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図35に示すように、演算装置132においては、複数の演算要素PE、複数のXNOR演算回路55及びメモリコントローラ56に加えて、バッファ部58が設けられている。この例では、メモリ57(例えばDRAM)がさらに設けられている。
FIG. 35 is a schematic diagram illustrating an arithmetic unit according to the third embodiment.
As shown in FIG. 35, in the
この例では、複数の演算要素PEのそれぞれに対応して、XNOR演算回路55が設けられる。バッファ部58は、例えば、ウェイトデータ、アクティベーションデータ(例えば入力データ)、及び、出力データの少なくともいずれかを保存可能である。バッファ部58は、例えば、半導体(例えばシリコン)に基づくSRAMにより形成できる。バッファ部58は、例えば、磁性層に基づく磁気メモリにより形成できる。バッファ部58は、例えば、上記の第1積層体51と同様の構成を有するメモリ素子を含んでも良い。
In this example, the XNOR
図36(a)〜図36(d)は、第3実施形態に係る演算装置の動作を例示する模式図である。
これらの図は、演算装置132における動作を例示している。図36(a)に示すように、バッファ部58から、ウェイトデータWをXNOR演算回路55に供給する。
36 (a) to 36 (d) are schematic views illustrating the operation of the arithmetic unit according to the third embodiment.
These figures illustrate the operation in the
図36(b)に示すように、バッファ部58から、アクティベーション(例えば入力)に関するデータIをXNOR演算回路55に転送する。そして、XNOR演算回路55で、XNOR演算を行う。
As shown in FIG. 36 (b), the data I regarding activation (for example, input) is transferred from the
図36(c)に示すように、XNOR演算回路55による演算結果(例えば積演算)は、例えば、演算要素PEに供給される。演算要素PEにおいて、和演算、活性化演算、及び、Batch Normalization処理などが行われる。
As shown in FIG. 36 (c), the calculation result (for example, product calculation) by the
図36(d)に示すように、計算結果の少なくとも一部がバッファ部58に保存される。計算結果の少なくとも一部がメモリ57に保存されても良い。
As shown in FIG. 36 (d), at least a part of the calculation result is stored in the
図37は、第3実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図37に示すように、演算装置133においては、複数の演算要素PE、複数のXNOR演算回路55及びメモリコントローラ56に加えて、第1バッファ部58a及び第2バッファ部58bが設けられている。
FIG. 37 is a schematic diagram illustrating an arithmetic unit according to the third embodiment.
As shown in FIG. 37, in the
第1バッファ部58aに、例えば、ウェイトデータが保存される。第2バッファ部58bに、例えば、アクティベーションデータ(例えば入力データ)または、入出力データが保存される。例えば、DNNのウェイトデータの量は、入出力データの量よりも多い。第1バッファ部58aは、例えば、磁性層に基づく磁気メモリを含んでも良い。第2バッファ部58bは、例えば、半導体(例えばシリコン)に基づくSRAMを含んでも良い。
For example, weight data is stored in the
図38は、第3実施形態に係る演算装置を例示する模式図である。
図38に示すように、演算装置134においては、第1バッファ部58a用のコントローラ56a、及び、第2バッファ部58b用のコントローラ56bが設けられる。さらに、コントローラ56aにプリフェッチバッファ58cが設けられている。
FIG. 38 is a schematic diagram illustrating an arithmetic unit according to the third embodiment.
As shown in FIG. 38, in the
例えば、第1バッファ部58aとして磁気メモリを用い、第2バッファ部58bとしてSRAMを用いたときに、第1バッファ部58aの動作速度が、第2バッファ部58bの動作速度よりも遅い場合がある。
For example, when a magnetic memory is used as the
例えば、DNNなどの演算において、演算が規則的である場合がある。例えば、後の演算で用いられるデータのアドレスが、事前に特定できる場合がある。このような場合において、プリフェッチバッファ58cに、第1バッファ部58aのデータを予め保存する。例えば、出力データをプリフェッチしておく。これにより、第1バッファ部58aの動作が遅い場合にも、全体の計算時間が長くなることが抑制できる。
For example, in an operation such as DNN, the operation may be regular. For example, the address of the data used in the later calculation may be specified in advance. In such a case, the data of the
例えば、ニューラルネットワーク演算を多層化した深層ニューラルネットによって、計算機による認識の精度が向上する。深層ニューラルネットによる学習または推論に関する研究開発が行われる。深層学習においては、多くの重みデータを用いて多量の演算が行われる。このような演算において、遅延が生じる。エネルギーが大きくなる。 For example, a deep neural network in which neural network operations are multi-layered improves the accuracy of recognition by a computer. Research and development on learning or inference by deep neural networks will be carried out. In deep learning, a large amount of operations are performed using a large amount of weight data. Delays occur in such operations. The energy increases.
実施形態によれば、例えば、深層学習における演算を、高速化できる。例えば、低エネルギー化できる。 According to the embodiment, for example, the calculation in deep learning can be speeded up. For example, energy can be reduced.
例えば、「畳み込み演算」を用いたニューラルネットワークは、画像認識タスクにおいて優れた性能を示す。「畳み込み演算」では、重みデータと、特徴マップデータと、を用いて、積和演算を順次実行する。積和演算の演算量を削減する技術として、重みデータ、または、演算の中間データの低ビット化が有効であると考えられる。例えば、値は、通常は、32bitの浮動小数点で表現される。bit数を削減することで、データ量または演算量を削減することができる。例えば、データを1bitに削減する手法が考えられる。データを1bit化することにより、積和演算の積演算は、XNORゲートで実行できる。
For example, a neural network using "convolution operation" shows excellent performance in an image recognition task. In the "convolution operation", the product-sum operation is sequentially executed using the weight data and the feature map data. As a technique for reducing the amount of calculation of the product-sum operation, it is considered effective to reduce the bit of the weight data or the intermediate data of the operation. For example, the value is usually represented by a 32-bit floating point number. By reducing the number of bits, the amount of data or the amount of calculation can be reduced. For example, a method of reducing the data to 1 bit can be considered. By making the
実施形態においては、例えば、磁気メモリを使用した演算装置に関する。例えば、1bitの重みデータ及び1bitの入力データと、を用いるNeural Network演算器が用いられる。例えば、2つの磁気メモリ(積層体)に同じのウェイトデータWを書き込む。2つの磁気メモリの1つにデータI(入力データ)をビット線に印加しながら、一方の向きの電流を導電層に供給する。これにより、W(OR)Iが演算される。2つの磁気メモリの別の1つにデータIをビット線に印加しながら、別の向きの電流を導電層に供給する。これにより、W(AND)Iが演算される。さらに、W(OR)Iと、W(AND)Iと、の(XOR)が演算される。 In the embodiment, for example, the present invention relates to an arithmetic unit using a magnetic memory. For example, a Neural Network arithmetic unit using 1 bit of weight data and 1 bit of input data is used. For example, the same weight data W is written in two magnetic memories (stacks). While applying data I (input data) to one of the two magnetic memories to the bit line, a current in one direction is supplied to the conductive layer. As a result, W (OR) I is calculated. While applying data I to the bit line in another one of the two magnetic memories, a current in the other direction is supplied to the conductive layer. As a result, W (AND) I is calculated. Further, (XOR) of W (OR) I and W (AND) I is calculated.
実施形態において、複数のロウを同時に活性化しても良い。例えば、多数のXNOR演算を並列で行っても良い。 In the embodiment, a plurality of rows may be activated at the same time. For example, a large number of XNOR operations may be performed in parallel.
複数の磁気メモリのリード回路(例えば演算回路71)において、一方の入力にA(OR)Iのデータを入力し、他方の入力に、A(AND)Iのデータが入力される。一方の入力の抵抗状態の1つが、他方の入力の2つの抵抗状態の間でも良い。例えば、オフセットが設けられても良い。 In a plurality of magnetic memory read circuits (for example, arithmetic circuit 71), A (OR) I data is input to one input, and A (AND) I data is input to the other input. One of the resistance states of one input may be between the two resistance states of the other input. For example, an offset may be provided.
例えば、複数の磁気メモリへのウェイトデータの書き込みにおいて、リード回路から見て、対称の位置に、同じデータが書き込まれても良い。 For example, when writing weight data to a plurality of magnetic memories, the same data may be written at symmetrical positions when viewed from the read circuit.
複数のXNOR演算回路55が設けられても良い。XNOR演算回路55の出力の和演算及び活性化演算を行う演算要素PEが設けられても良い。複数の演算要素PEが設けられても良い。
A plurality of XNOR
演算装置にバッファが設けられても良い。バッファは、例えば、磁気メモリを含んでも良い。バッファは、例えば、半導体メモリ(例えばSRAM)を含んでも良い。 A buffer may be provided in the arithmetic unit. The buffer may include, for example, a magnetic memory. The buffer may include, for example, a semiconductor memory (eg, SRAM).
演算装置は、プリフェッチバッファ58cを含んでも良い。プリフェッチバッファ58cは、例えば、磁気メモリによるバッファから読み出されるデータを保存しても良い。
The arithmetic unit may include a
実施形態は、以下の構成(例えば技術案)を含んでも良い。
(構成1)
第1素子及び第2素子を含む素子部と、
演算回路を含む回路部と、
を備え、
前記第1素子は、第1導電層及び第1積層体を含み、前記第1導電層は、第1部分と、第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間の第3部分と、を含み、前記第1積層体は、第1磁性層と、前記第3部分と前記第1磁性層との間に設けられた第2磁性層と、前記第1磁性層と前記第2磁性層との間に設けられた第1非磁性層と、を含み、前記第1部分から前記第2部分への方向は前記第3部分から前記第1磁性層への方向と交差し、
前記第2素子は、第2導電層及び第2積層体を含み、前記第2導電層は、第4部分と、第5部分と、前記第4部分と前記第5部分との間の第6部分と、を含み、前記第2積層体は、第3磁性層と、前記第6部分と前記第3磁性層との間に設けられた第4磁性層と、前記第3磁性層と前記第4磁性層との間に設けられた第2非磁性層と、を含み、前記第4部分から前記第5部分への方向は前記第6部分から前記第3磁性層への方向と交差し、
前記第1磁性層の電位、及び、前記第1導電層に流れる電流の向きに応じて前記第1素子は第1状態または第2状態となり、前記第1磁性層と前記第1導電層との間の経路を含む第1経路の、前記第1状態における第1電気抵抗は、前記第1経路の、前記第2状態における第2電気抵抗よりも低く、
前記第3磁性層の電位、及び、前記第2導電層に流れる電流の向きに応じて前記第2素子は第3状態または第4状態となり、前記第3磁性層と前記第2導電層との間の経路を含む第2経路の、前記第3状態における第3電気抵抗は、前記第2経路の、前記第4状態における第4電気抵抗よりも低く、
前記演算回路は、前記第1素子が前記第1状態で前記第2素子が前記第3状態のとき及び前記第1素子が前記第2状態で前記第2素子が前記第4状態のときに第1信号を出力し、
前記演算回路は、前記第1素子が前記第2状態で前記第2素子が前記第3状態のときに第2信号を出力する、演算装置。
The embodiment may include the following configurations (eg, technical proposals).
(Structure 1)
The element unit including the first element and the second element,
The circuit part including the arithmetic circuit and
With
The first element includes a first conductive layer and a first laminated body, and the first conductive layer is a third portion between a first portion, a second portion, and the first portion and the second portion. The first laminated body includes a portion, a second magnetic layer provided between the first magnetic layer, the third portion and the first magnetic layer, the first magnetic layer, and the first magnetic layer. A first non-magnetic layer provided between the two magnetic layers is included, and the direction from the first portion to the second portion intersects the direction from the third portion to the first magnetic layer.
The second element includes a second conductive layer and a second laminated body, and the second conductive layer is a sixth portion between a fourth portion, a fifth portion, and the fourth portion and the fifth portion. The second laminated body includes a portion, a third magnetic layer, a fourth magnetic layer provided between the sixth portion and the third magnetic layer, the third magnetic layer, and the third magnetic layer. A second non-magnetic layer provided between the four magnetic layers is included, and the direction from the fourth portion to the fifth portion intersects with the direction from the sixth portion to the third magnetic layer.
The first element is in the first state or the second state depending on the potential of the first magnetic layer and the direction of the current flowing through the first conductive layer, and the first magnetic layer and the first conductive layer are combined. The first electrical resistance of the first path including the intervening path in the first state is lower than the second electrical resistance of the first path in the second state.
The second element is in the third state or the fourth state depending on the potential of the third magnetic layer and the direction of the current flowing through the second conductive layer, and the third magnetic layer and the second conductive layer are combined. The third electrical resistance of the second path including the intervening path in the third state is lower than the fourth electrical resistance of the second path in the fourth state.
The arithmetic circuit is the first when the first element is in the first state and the second element is in the third state, and when the first element is in the second state and the second element is in the fourth state. Output one signal,
The arithmetic circuit is an arithmetic unit that outputs a second signal when the first element is in the second state and the second element is in the third state.
(構成2)
前記回路部は制御回路をさらに備え、
前記制御回路は、第1入力及び第2入力を取得し、
前記第1入力が0及び1の一方で前記第2入力が0及び1の一方のときに、前記制御回路は前記第1素子を前記第1状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記一方で前記第2入力が0及び1の他方のときに、前記制御回路は前記第1素子を前記第2状態とし、
前記第1入力が0及び1の他方で前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記制御回路は前記第1素子を前記第2状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記他方で前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記制御回路は前記第1素子を前記第2状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記一方で前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記制御回路は前記第2素子を前記第3状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記一方で前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記制御回路は前記第2素子を前記第3状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記他方で前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記制御回路は前記第2素子を前記第4状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記他方で前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記制御回路は前記第2素子を前記第3状態とする、構成1記載の演算装置。
(Structure 2)
The circuit unit further includes a control circuit.
The control circuit acquires the first input and the second input, and obtains the first input and the second input.
When the first input is 0 and 1 and the second input is one of 0 and 1, the control circuit puts the first element in the first state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the first element in the second state.
When the first input is the other of 0 and 1 and the second input is the one of 0 and 1, the control circuit puts the first element in the second state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the first element in the second state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the second element in the third state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the second element in the third state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the second element in the fourth state.
The arithmetic unit according to the
(構成3)
前記制御回路は、第1動作を実施し、
前記制御回路は、前記第1動作において、第1ステップと、前記第1ステップの後の第2ステップとを実施し、
前記第1ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1部分から前記第2部分への第1電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1導電層の電位を基準にした第1電位に設定し、
前記第2ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記一方のときに、前記第2部分から前記第1部分への第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1導電層の電位を基準にした第2電位に設定し、
前記第2ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記他方のときに、前記第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1電位に設定する、構成2記載の演算装置。
(Structure 3)
The control circuit carries out the first operation and
In the first operation, the control circuit performs a first step and a second step after the first step.
In the first step, the control circuit supplies the first magnetic layer with the potential of the first conductive layer while supplying the first current from the first portion to the second portion to the first conductive layer. Set to the first potential based on
In the second step, the control circuit supplies the first conductive layer with a second current from the second portion to the first portion when the first input is one of 0 and 1. , The first magnetic layer is set to a second potential based on the potential of the first conductive layer.
In the second step, when the first input is 0 and the other of 1, the control circuit supplies the second current to the first conductive layer and transfers the first magnetic layer to the first magnetic layer. The arithmetic unit according to the
(構成4)
前記制御回路は、第1動作を実施し、
前記制御回路は、前記第1動作において、第1ステップと、前記第1ステップの後の第2ステップとを実施し、
前記第1ステップにおいて、前記制御回路は、前記第2部分から前記第1部分への第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1導電層の電位を基準にした第1電位に設定し、
前記第2ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記他方のときに、前記第1部分から前記第2部分への第1電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1導電層の電位を基準にした第2電位に設定し、
前記第2ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記一方のときに、前記第1電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1電位に設定する、構成2記載の演算装置。
(Structure 4)
The control circuit carries out the first operation and
In the first operation, the control circuit performs a first step and a second step after the first step.
In the first step, the control circuit supplies the first conductive layer with a second current from the second portion to the first portion, and supplies the first magnetic layer to the potential of the first conductive layer. Set to the first potential based on
In the second step, the control circuit supplies the first current from the first portion to the second portion to the first conductive layer when the first input is 0 and the other of 1. , The first magnetic layer is set to a second potential based on the potential of the first conductive layer.
In the second step, when the first input is one of 0 and 1, the control circuit supplies the first current to the first conductive layer and transfers the first magnetic layer to the first magnetic layer. The arithmetic unit according to the
(構成5)
前記制御回路は、第2動作を実施し、
前記制御回路は、前記第2動作において、第3ステップと、前記第3ステップの後の第4ステップとを実施し、
前記第3ステップにおいて、前記制御回路は、前記第4部分から前記第5部分への第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第2導電層の電位を基準にした第3電位に設定し、
前記第4ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記一方のときに、前記第5部分から前記第4部分への第4電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第2導電層の電位を基準にした第4電位に設定し、
前記第4ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記他方のときに、前記第4電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第3電位に設定する、構成3または4に記載の演算装置。
(Structure 5)
The control circuit carries out the second operation and
In the second operation, the control circuit performs a third step and a fourth step after the third step.
In the third step, the control circuit supplies the second conductive layer with a third current from the fourth portion to the fifth portion, and causes the third magnetic layer to have the potential of the second conductive layer. Set to the third potential based on
In the fourth step, the control circuit supplies the second conductive layer with a fourth current from the fifth portion to the fourth portion when the first input is one of 0 and 1. , The third magnetic layer is set to a fourth potential based on the potential of the second conductive layer.
In the fourth step, the control circuit supplies the third magnetic layer to the second conductive layer while supplying the fourth current to the second conductive layer when the first input is 0 and the other of 1. The arithmetic unit according to configuration 3 or 4, which is set to three potentials.
(構成6)
前記制御回路は、第2動作を実施し、
前記制御回路は、前記第2動作において、第3ステップと、前記第3ステップの後の第4ステップとを実施し、
前記第3ステップにおいて、前記制御回路は、前記第5部分から前記第2部分への第4電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第2導電層の電位を基準にした第3電位に設定し、
前記第4ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記他方のときに、前記第4部分から前記第5部分への第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第2導電層の電位を基準にした第4電位に設定し、
前記第4ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記一方のときに、前記第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第3電位に設定する、構成3または4に記載の演算装置。
(Structure 6)
The control circuit carries out the second operation and
In the second operation, the control circuit performs a third step and a fourth step after the third step.
In the third step, the control circuit supplies the second conductive layer with a fourth current from the fifth portion to the second portion, and supplies the third magnetic layer to the potential of the second conductive layer. Set to the third potential based on
In the fourth step, the control circuit supplies the second conductive layer with a third current from the fourth portion to the fifth portion when the first input is 0 and the other of 1. , The third magnetic layer is set to a fourth potential based on the potential of the second conductive layer.
In the fourth step, when the first input is one of 0 and 1, the control circuit supplies the third current to the second conductive layer and transfers the third magnetic layer to the third magnetic layer. The arithmetic unit according to configuration 3 or 4, which is set to three potentials.
(構成7)
前記制御回路は、前記第1動作の後の第3動作をさらに実施し、
前記制御回路は、前記第3動作において、前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第2電位に設定し、
前記制御回路は、前記第3動作において、前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1電位に設定する、構成6記載の演算装置。
(Structure 7)
The control circuit further performs a third operation after the first operation,
In the third operation, when the second input is one of 0 and 1, the control circuit supplies the second current to the first conductive layer and transfers the first magnetic layer to the first magnetic layer. Set to 2 potentials
In the third operation, when the second input is 0 and the other of 1, the control circuit supplies the second current to the first conductive layer and transfers the first magnetic layer to the first magnetic layer. The arithmetic unit according to configuration 6, which is set to one potential.
(構成8)
前記制御回路は、前記第2動作の後の第4動作を実施し、
前記制御回路は、前記第4動作において、前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第4電位に設定する、
前記制御回路は、前記第4動作において、前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第3電位に設定する、構成7記載の演算装置。
(Structure 8)
The control circuit performs a fourth operation after the second operation,
In the fourth operation, when the second input is the other of 0 and 1, the control circuit supplies the third current to the second conductive layer and transfers the third magnetic layer to the third magnetic layer. Set to 4 potentials,
In the fourth operation, when the second input is one of 0 and 1, the control circuit supplies the third current to the second conductive layer and transfers the third magnetic layer to the third magnetic layer. The arithmetic unit according to the configuration 7, which is set to three potentials.
(構成9)
前記素子部は、複数の前記第1素子、及び、複数の前記第2素子を含み、
前記演算回路の少なくとも一部は、前記複数の第1素子の少なくとも一部と、前記複数の第2素子の少なくとも一部と、の間に設けられ、
1以上の任意の整数であるNにおいて、N番目の前記第1素子は、(N+1)番目の前記第1素子と、前記演算回路と、の間にあり、
N番目の前記第2素子は、(N+1)番目の前記第2素子と、前記演算回路と、の間にあり、
前記N番目の前記第1素子に対応する前記第1入力は、前記N番目の前記第2素子に対応する前記第1入力と同じである、構成1〜8のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 9)
The element unit includes a plurality of the first element and a plurality of the second elements.
At least a part of the arithmetic circuit is provided between at least a part of the plurality of first elements and at least a part of the plurality of second elements.
In N, which is an arbitrary integer of 1 or more, the Nth first element is located between the (N + 1) th first element and the arithmetic circuit.
The Nth second element is located between the (N + 1) th second element and the arithmetic circuit.
The operation according to any one of
(構成10)
前記第3電気抵抗は、前記第1電気抵抗と前記第2電気抵抗との間であり、前記第2電気抵抗は、前記第3電気抵抗と前記第4電気抵抗との間である、構成1〜9のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 10)
The third electric resistance is between the first electric resistance and the second electric resistance, and the second electric resistance is between the third electric resistance and the fourth electric resistance. 9. The arithmetic unit according to any one of 9.
(構成11)
前記演算回路は、
前記第1経路と電気的に接続された第1センス回路と、
前記第2経路と電気的に接続された第2センス回路と、
を含み、
前記第1センス回路に含まれる回路の抵抗が、前記第2センス回路に含まれる回路の抵抗と異なる、構成1〜9のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 11)
The arithmetic circuit
A first sense circuit electrically connected to the first path,
A second sense circuit electrically connected to the second path,
Including
The arithmetic unit according to any one of
(構成12)
前記演算回路は、
前記第1経路と電気的に接続された第1センス回路と、
前記第2経路と電気的に接続された第2センス回路と、
を含み、
前記第1センス回路に含まれるトランジスタのゲート幅が、前記第2センス回路のトランジスタのゲート幅と異なる、構成1〜9のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 12)
The arithmetic circuit
A first sense circuit electrically connected to the first path,
A second sense circuit electrically connected to the second path,
Including
The arithmetic unit according to any one of
(構成13)
前記演算回路は、
前記第1経路と電気的に接続された第1センス回路と、
前記第2経路と電気的に接続された第2センス回路と、
前記第1センス回路及び第2センス回路の少なくともいずれかに接続されたオフセット電圧回路と、
を含む、構成1〜9のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 13)
The arithmetic circuit
A first sense circuit electrically connected to the first path,
A second sense circuit electrically connected to the second path,
An offset voltage circuit connected to at least one of the first sense circuit and the second sense circuit, and
The arithmetic unit according to any one of
(構成14)
前記第1素子は、複数の前記第1積層体を含み、
前記第2素子は、複数の前記第2積層体を含む、構成1〜12のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 14)
The first element includes a plurality of the first laminated bodies.
The arithmetic unit according to any one of
(構成15)
前記複数の前記第1積層体の数は、前記複数の前記第2積層体の数と同じである、構成14記載の演算装置。
(Structure 15)
The arithmetic unit according to the
(構成16)
前記第1導電層及び第2導電層の少なくともいずれかは、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Pd、Cu及びAgよりなる群から選択された少なくとも1つを含む、構成1〜15のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 16)
At least one of the first conductive layer and the second conductive layer comprises at least one selected from the group consisting of Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Pd, Cu and Ag,
(構成17)
前記回路部は、前記第1入力及び前記第2入力の少なくともいずれかを保存可能なバッファ部をさらに含み、
前記バッファ部は、半導体を含む、構成2〜8のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 17)
The circuit unit further includes a buffer unit capable of storing at least one of the first input and the second input.
The arithmetic unit according to any one of
(構成18)
前記回路部は、
前記第1素子と電気的に接続され、前記第1入力及び前記第2入力の少なくともいずれかを保存可能な第1バッファと、
前記第2素子と電気的に接続され、前記第1入力及び前記第2入力の前記少なくともいずれかを保存可能な第2バッファと、
をさらに含み、
前記第2バッファは、前記第1バッファから出力される信号に対して反転した信号を出力可能である、構成2〜8のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 18)
The circuit unit
A first buffer that is electrically connected to the first element and can store at least one of the first input and the second input.
A second buffer that is electrically connected to the second element and can store at least one of the first input and the second input.
Including
The arithmetic unit according to any one of
(構成19)
前記回路部は、
前記第1素子と電気的に接続され、前記第1入力及び前記第2入力の少なくともいずれかを保存可能な第1バッファと、
前記第2素子と電気的に接続され、前記第1入力及び前記第2入力の前記少なくともいずれかを保存可能な第2バッファと、
をさらに含み、
前記第2バッファは、インバータを含む、構成2〜8のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 19)
The circuit unit
A first buffer that is electrically connected to the first element and can store at least one of the first input and the second input.
A second buffer that is electrically connected to the second element and can store at least one of the first input and the second input.
Including
The arithmetic unit according to any one of
(構成20)
前記回路部は、
前記第1素子と電気的に接続され、前記第1入力及び前記第2入力の少なくともいずれかに応じた信号を出力可能な第1回路と、
前記第2素子と電気的に接続され、前記第1入力及び前記第2入力の前記少なくともいずれかに応じた信号を出力可能な第2回路と、
をさらに備え、
前記第2回路は、インバータを含む、構成2〜8のいずれか1つに記載の演算装置。
(Structure 20)
The circuit unit
A first circuit that is electrically connected to the first element and can output a signal corresponding to at least one of the first input and the second input.
A second circuit that is electrically connected to the second element and can output a signal corresponding to at least one of the first input and the second input.
With more
The arithmetic unit according to any one of
実施形態によれば、高速化が可能な演算装置が提供できる。 According to the embodiment, it is possible to provide an arithmetic unit capable of increasing the speed.
本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導電体が物理的に接してこれら複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、別の導電体が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、電気的な素子(トランジスタなどのスイッチ素子など)が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を形成可能な状態を含む。 In the present specification, the "electrically connected state" includes a state in which a plurality of conductors are physically in contact with each other and a current flows between the plurality of conductors. The "electrically connected state" includes a state in which another conductor is inserted between the plurality of conductors and a current flows between the plurality of conductors. The "electrically connected state" is a state in which an electric element (such as a switch element such as a transistor) is inserted between a plurality of conductors and a current flows between the plurality of conductors. Includes formable states.
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。 In the present specification, "vertical" and "parallel" include not only strict vertical and strict parallel, but also variations in the manufacturing process, for example, and may be substantially vertical and substantially parallel. ..
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、演算装置に含まれる導電層、磁性層、非磁性層、素子、素子部、演算回路、制御回路及び回路部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, specific configurations of each element such as a conductive layer, a magnetic layer, a non-magnetic layer, an element, an element unit, an arithmetic circuit, a control circuit, and a circuit unit included in an arithmetic device can be appropriately determined from a range known to those skilled in the art. The present invention is included in the scope of the present invention as long as the present invention can be carried out in the same manner by selection and the same effect can be obtained.
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。 Further, a combination of any two or more elements of each specific example to the extent technically possible is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
その他、本発明の実施の形態として上述した演算装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての演算装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。 In addition, all arithmetic units that can be appropriately designed and implemented by those skilled in the art based on the arithmetic unit described above as an embodiment of the present invention also belong to the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included. ..
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, within the scope of the idea of the present invention, those skilled in the art can come up with various modified examples and modified examples, and it is understood that these modified examples and modified examples also belong to the scope of the present invention. ..
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
11〜14…第1〜第4磁性層、 11M〜14M…磁化、 11n、12n…第1、第2非磁性層、 21、22…第1、第2導電層、 21a〜21c…第1〜第3部分、 22d〜22f…第4〜第6部分、 51、52…第1、第2積層体、 51M、52M…第1、第2素子、 51MAT、52MAT…第1、第2素子群、 51S、52S…状態、 54…素子部、 55…XNOR演算回路、 55B…バッファ回路、 56…メモリコントローラ、 56a、56b…コントローラ、 57…メモリ、 58…バッファ部、 58a、58b…第1、第2バッファ部、 58c…プリフェッチバッファ、 61DB、62DB…第1、第2データバッファ、 61DE、62DE…第1、第2BLデコーダ、 61DR、62DR…第1、第2BLドライバ、 62C、63C…コントローラ、 63DE…WLデコーダ、 63DR…WLドライバ、 70…回路部、 71…演算回路、 71S…信号、 72…制御回路、 110〜115、110a、130〜134…演算装置、 A1,1〜Am,n…値、 BF1、BF2…第1、第2バッファ、 BLD…ドライバ、 BWDVL、BWDVU…電源、 C1、C2…第1、第2キャパシタ、 CLD…導電層ドライバ、 CP1、CP2…第1、第2経路、 D1、D2…第1、第2ドレイン、 Ds1…分布、 F1,1〜Fm,1…信号、 G1、G2…第1、第2ゲート、 I…データ、 I1、I2…第1、第2入力、 IL1、IL2…第1、第2絶縁膜、 IN1、IN2…第1、第2入力端子、 Im,n…アクティベーションデータ、 INV…インバータ、 Iread1、Iread2…第1、第2リード電流、 J1〜J4…第1〜第4電流、 M1、M2…第1、第2トランジスタ、 O1,1〜Om,n…値、 OUT、OUTB…出力、 PE…演算要素、 R1〜R4…第1〜第4電気抵抗、 RO…抵抗、 Re1…電気抵抗、 S1、S2…第1、第2ソース、 SA…センスアンプ、 SEN…センス回路、 SEN1、SEN2…第1、第2センス回路、 SENA1、SENA2…回路、 SG1、SG2…第1、第2信号、 SL1、SL2…第1、第2半導体層、 ST1〜ST4…第1〜第4状態、 STP1〜STP4…第1〜第4ステップ、 TR1、TR2…トランジスタ、 V1〜V4…第1〜第4電位、 Vclamp…クランプ電圧、 Vclamp1、Vclamp2…第1、第2クランプ電圧、 Vread…リード電圧、 W…ウェイトデータ、 WDVL、WDVU…電源、 WL…WL制御信号、 WLD…WLドライバ、 Wm,n…ウェイトデータ、 w1、w2…第1、第2ゲート幅 11-14 ... 1st to 4th magnetic layers, 11M to 14M ... magnetized, 11n, 12n ... 1st and 2nd non-magnetic layers, 21, 22 ... 1st and 2nd conductive layers, 21a to 21c ... 1st to 1st 3rd part, 22d to 22f ... 4th to 6th parts, 51, 52 ... 1st and 2nd laminates, 51M, 52M ... 1st and 2nd elements, 51MAT, 52MAT ... 1st and 2nd element groups, 51S, 52S ... state, 54 ... element section, 55 ... XNOR arithmetic circuit, 55B ... buffer circuit, 56 ... memory controller, 56a, 56b ... controller, 57 ... memory, 58 ... buffer section, 58a, 58b ... first, first 2 buffers, 58c ... prefetch buffer, 61DB, 62DB ... 1st and 2nd data buffers, 61DE, 62DE ... 1st and 2nd BL decoders, 61DR, 62DR ... 1st and 2nd BL drivers, 62C, 63C ... controllers, 63DE ... WL decoder, 63DR ... WL driver, 70 ... circuit unit, 71 ... arithmetic circuit, 71S ... signal, 72 ... control circuit, 110-115, 110a, 130-134 ... arithmetic device, A 1,1 to Am, n ... value, BF1, BF2 ... 1st, 2nd buffer, BLD ... driver, BWDV L , BWDV U ... power supply, C1, C2 ... 1st, 2nd capacitor, CLD ... conductive layer driver, CP1, CP2 ... 1st, 2nd path, D1, D2 ... 1st, 2nd drain, Ds1 ... distribution, F 1,1 to F m, 1 ... signal, G1, G2 ... 1st, 2nd gate, I ... data, I1, I2 ... 1st, 2nd input, IL1, IL2 ... 1st, 2nd insulating film, IN1, IN2 ... 1st, 2nd input terminal , Im, n ... Activation data, INV ... Inverter, Iread1, Iread2 ... 1st , 2nd read current, J1 to J4 ... 1st to 4th currents, M1, M2 ... 1st and 2nd transistors, O 1,1 to Om, n ... value, OUT, OUTB ... output, PE ... arithmetic element , R1 to R4 ... 1st to 4th electric resistance, RO ... resistance, Re1 ... electric resistance, S1, S2 ... 1st and 2nd sources, SA ... sense amplifier, SEN ... sense circuit, SEN1, SEN2 ... 1st, 2nd sense circuit, SENA1, SENA2 ... circuit, SG1, SG2 ... 1st and 2nd signals, SL1, SL2 ... 1st and 2nd semiconductor layers, ST1 to ST4 ... 1st to 4th states, STP1 to STP4 ... 1st 1st to 4th steps, TR1, TR2 ... Transistor, V1 to V4 ... 1st to 4th potentials, Vclamp ... Clamp voltage, Vclamp1, Vclamp2 ... 1st and 2nd clamp voltage, Voltage ... Read voltage, W ... Weight data, WDV L , WDV U ... Power supply, WL ... WL control signal, WLD ... WL driver, W m, n ... Wait data, w1, w2 ... 1st and 2nd gate width
Claims (10)
演算回路及び制御回路を含む回路部と、
を備え、
前記第1素子は、第1導電層及び第1積層体を含み、前記第1導電層は、第1部分と、第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間の第3部分と、を含み、前記第1積層体は、第1磁性層と、前記第3部分と前記第1磁性層との間に設けられた第2磁性層と、前記第1磁性層と前記第2磁性層との間に設けられた第1非磁性層と、を含み、前記第1部分から前記第2部分への方向は前記第3部分から前記第1磁性層への方向と交差し、
前記第2素子は、第2導電層及び第2積層体を含み、前記第2導電層は、第4部分と、第5部分と、前記第4部分と前記第5部分との間の第6部分と、を含み、前記第2積層体は、第3磁性層と、前記第6部分と前記第3磁性層との間に設けられた第4磁性層と、前記第3磁性層と前記第4磁性層との間に設けられた第2非磁性層と、を含み、前記第4部分から前記第5部分への方向は前記第6部分から前記第3磁性層への方向と交差し、
前記第1磁性層の電位、及び、前記第1導電層に流れる電流の向きに応じて前記第1素子は第1状態または第2状態となり、前記第1磁性層と前記第1導電層との間の経路を含む第1経路の、前記第1状態における第1電気抵抗は、前記第1経路の、前記第2状態における第2電気抵抗よりも低く、
前記第3磁性層の電位、及び、前記第2導電層に流れる電流の向きに応じて前記第2素子は第3状態または第4状態となり、前記第3磁性層と前記第2導電層との間の経路を含む第2経路の、前記第3状態における第3電気抵抗は、前記第2経路の、前記第4状態における第4電気抵抗よりも低く、
前記演算回路は、前記第1素子が前記第1状態で前記第2素子が前記第3状態のとき及び前記第1素子が前記第2状態で前記第2素子が前記第4状態のときに第1信号を出力し、
前記演算回路は、前記第1素子が前記第2状態で前記第2素子が前記第3状態のときに第2信号を出力する、
前記制御回路は、第1入力及び第2入力を取得し、
前記第1入力が0及び1の一方で前記第2入力が0及び1の一方のときに、前記制御回路は前記第1素子を前記第1状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記一方で前記第2入力が0及び1の他方のときに、前記制御回路は前記第1素子を前記第2状態とし、
前記第1入力が0及び1の他方で前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記制御回路は前記第1素子を前記第2状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記他方で前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記制御回路は前記第1素子を前記第2状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記一方で前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記制御回路は前記第2素子を前記第3状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記一方で前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記制御回路は前記第2素子を前記第3状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記他方で前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記制御回路は前記第2素子を前記第4状態とし、
前記第1入力が0及び1の前記他方で前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記制御回路は前記第2素子を前記第3状態とする、演算装置。 The element unit including the first element and the second element,
A circuit unit including an arithmetic circuit and a control circuit,
With
The first element includes a first conductive layer and a first laminated body, and the first conductive layer is a third portion between a first portion, a second portion, and the first portion and the second portion. The first laminated body includes a portion, a second magnetic layer provided between the first magnetic layer, the third portion and the first magnetic layer, the first magnetic layer, and the first magnetic layer. A first non-magnetic layer provided between the two magnetic layers is included, and the direction from the first portion to the second portion intersects the direction from the third portion to the first magnetic layer.
The second element includes a second conductive layer and a second laminated body, and the second conductive layer is a sixth portion between a fourth portion, a fifth portion, and the fourth portion and the fifth portion. The second laminated body includes a portion, a third magnetic layer, a fourth magnetic layer provided between the sixth portion and the third magnetic layer, the third magnetic layer, and the third magnetic layer. A second non-magnetic layer provided between the four magnetic layers is included, and the direction from the fourth portion to the fifth portion intersects with the direction from the sixth portion to the third magnetic layer.
The first element is in the first state or the second state depending on the potential of the first magnetic layer and the direction of the current flowing through the first conductive layer, and the first magnetic layer and the first conductive layer are combined. The first electrical resistance of the first path including the intervening path in the first state is lower than the second electrical resistance of the first path in the second state.
The second element is in the third state or the fourth state depending on the potential of the third magnetic layer and the direction of the current flowing through the second conductive layer, and the third magnetic layer and the second conductive layer are combined. The third electrical resistance of the second path including the intervening path in the third state is lower than the fourth electrical resistance of the second path in the fourth state.
The arithmetic circuit is the first when the first element is in the first state and the second element is in the third state, and when the first element is in the second state and the second element is in the fourth state. Output one signal,
The arithmetic circuit outputs a second signal when the first element is in the second state and the second element is in the third state.
The control circuit acquires the first input and the second input, and obtains the first input and the second input.
When the first input is 0 and 1 and the second input is one of 0 and 1, the control circuit puts the first element in the first state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the first element in the second state.
When the first input is the other of 0 and 1 and the second input is the one of 0 and 1, the control circuit puts the first element in the second state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the first element in the second state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the second element in the third state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the second element in the third state.
When the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1, the control circuit puts the second element in the fourth state.
An arithmetic unit in which the control circuit puts the second element in the third state when the first input is 0 and 1 and the second input is 0 and 1.
前記制御回路は、前記第1動作において、第1ステップと、前記第1ステップの後の第2ステップとを実施し、
前記第1ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1部分から前記第2部分への第1電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1導電層の電位を基準にした第1電位に設定し、
前記第2ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記一方のときに、前記第2部分から前記第1部分への第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1導電層の電位を基準にした第2電位に設定し、
前記第2ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記他方のときに、前記第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1電位に設定する、請求項1記載の演算装置。 The control circuit carries out the first operation and
In the first operation, the control circuit performs a first step and a second step after the first step.
In the first step, the control circuit supplies the first magnetic layer with the potential of the first conductive layer while supplying the first current from the first portion to the second portion to the first conductive layer. Set to the first potential based on
In the second step, the control circuit supplies the first conductive layer with a second current from the second portion to the first portion when the first input is one of 0 and 1. , The first magnetic layer is set to a second potential based on the potential of the first conductive layer.
In the second step, when the first input is 0 and the other of 1, the control circuit supplies the second current to the first conductive layer and transfers the first magnetic layer to the first magnetic layer. set to 1 potential calculation device according to claim 1.
前記制御回路は、前記第1動作において、第1ステップと、前記第1ステップの後の第2ステップとを実施し、
前記第1ステップにおいて、前記制御回路は、前記第2部分から前記第1部分への第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1導電層の電位を基準にした第1電位に設定し、
前記第2ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記他方のときに、前記第1部分から前記第2部分への第1電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1導電層の電位を基準にした第2電位に設定し、
前記第2ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記一方のときに、前記第1電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1電位に設定する、請求項1記載の演算装置。 The control circuit carries out the first operation and
In the first operation, the control circuit performs a first step and a second step after the first step.
In the first step, the control circuit supplies the first conductive layer with a second current from the second portion to the first portion, and supplies the first magnetic layer to the potential of the first conductive layer. Set to the first potential based on
In the second step, the control circuit supplies the first current from the first portion to the second portion to the first conductive layer when the first input is 0 and the other of 1. , The first magnetic layer is set to a second potential based on the potential of the first conductive layer.
In the second step, when the first input is one of 0 and 1, the control circuit supplies the first current to the first conductive layer and transfers the first magnetic layer to the first magnetic layer. set to 1 potential calculation device according to claim 1.
前記制御回路は、前記第2動作において、第3ステップと、前記第3ステップの後の第4ステップとを実施し、
前記第3ステップにおいて、前記制御回路は、前記第4部分から前記第5部分への第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第2導電層の電位を基準にした第3電位に設定し、
前記第4ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記一方のときに、前記第5部分から前記第4部分への第4電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第2導電層の電位を基準にした第4電位に設定し、
前記第4ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記他方のときに、前記第4電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第3電位に設定する、請求項2または3に記載の演算装置。 The control circuit carries out the second operation and
In the second operation, the control circuit performs a third step and a fourth step after the third step.
In the third step, the control circuit supplies the second conductive layer with a third current from the fourth portion to the fifth portion, and causes the third magnetic layer to have the potential of the second conductive layer. Set to the third potential based on
In the fourth step, the control circuit supplies the second conductive layer with a fourth current from the fifth portion to the fourth portion when the first input is one of 0 and 1. , The third magnetic layer is set to a fourth potential based on the potential of the second conductive layer.
In the fourth step, the control circuit supplies the third magnetic layer to the second conductive layer while supplying the fourth current to the second conductive layer when the first input is 0 and the other of 1. The arithmetic unit according to claim 2 or 3 , which is set to three potentials.
前記制御回路は、前記第2動作において、第3ステップと、前記第3ステップの後の第4ステップとを実施し、
前記第3ステップにおいて、前記制御回路は、前記第5部分から前記第2部分への第4電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第2導電層の電位を基準にした第3電位に設定し、
前記第4ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記他方のときに、前記第4部分から前記第5部分への第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第2導電層の電位を基準にした第4電位に設定し、
前記第4ステップにおいて、前記制御回路は、前記第1入力が0及び1の前記一方のときに、前記第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第3電位に設定する、請求項2または3に記載の演算装置。 The control circuit carries out the second operation and
In the second operation, the control circuit performs a third step and a fourth step after the third step.
In the third step, the control circuit supplies the second conductive layer with a fourth current from the fifth portion to the second portion, and supplies the third magnetic layer to the potential of the second conductive layer. Set to the third potential based on
In the fourth step, the control circuit supplies the second conductive layer with a third current from the fourth portion to the fifth portion when the first input is 0 and the other of 1. , The third magnetic layer is set to a fourth potential based on the potential of the second conductive layer.
In the fourth step, when the first input is one of 0 and 1, the control circuit supplies the third current to the second conductive layer and transfers the third magnetic layer to the third magnetic layer. The arithmetic unit according to claim 2 or 3 , which is set to three potentials.
前記制御回路は、前記第3動作において、前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第2電位に設定し、
前記制御回路は、前記第3動作において、前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記第2電流を前記第1導電層に供給しつつ、前記第1磁性層を、前記第1電位に設定する、請求項5記載の演算装置。 The control circuit further performs a third operation after the first operation,
In the third operation, when the second input is one of 0 and 1, the control circuit supplies the second current to the first conductive layer and transfers the first magnetic layer to the first magnetic layer. Set to 2 potentials
In the third operation, when the second input is 0 and the other of 1, the control circuit supplies the second current to the first conductive layer and transfers the first magnetic layer to the first magnetic layer. The arithmetic unit according to claim 5 , which is set to one potential.
前記制御回路は、前記第4動作において、前記第2入力が0及び1の前記他方のときに、前記第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第4電位に設定する、
前記制御回路は、前記第4動作において、前記第2入力が0及び1の前記一方のときに、前記第3電流を前記第2導電層に供給しつつ、前記第3磁性層を、前記第3電位に設定する、請求項6記載の演算装置。 The control circuit performs a fourth operation after the second operation,
In the fourth operation, when the second input is the other of 0 and 1, the control circuit supplies the third current to the second conductive layer and transfers the third magnetic layer to the third magnetic layer. Set to 4 potentials,
In the fourth operation, when the second input is one of 0 and 1, the control circuit supplies the third current to the second conductive layer and transfers the third magnetic layer to the third magnetic layer. The arithmetic unit according to claim 6 , which is set to 3 potentials.
前記第1経路と電気的に接続された第1センス回路と、
前記第2経路と電気的に接続された第2センス回路と、
を含み、
前記第1センス回路に含まれるトランジスタのゲート幅が、前記第2センス回路のトランジスタのゲート幅と異なる、請求項1〜7のいずれか1つに記載の演算装置。 The arithmetic circuit
A first sense circuit electrically connected to the first path,
A second sense circuit electrically connected to the second path,
Including
The arithmetic unit according to any one of claims 1 to 7 , wherein the gate width of the transistor included in the first sense circuit is different from the gate width of the transistor of the second sense circuit.
前記第1経路と電気的に接続された第1センス回路と、
前記第2経路と電気的に接続された第2センス回路と、
前記第1センス回路及び第2センス回路の少なくともいずれかに接続されたオフセット電圧回路と、
を含む、請求項1〜7のいずれか1つに記載の演算装置。 The arithmetic circuit
A first sense circuit electrically connected to the first path,
A second sense circuit electrically connected to the second path,
An offset voltage circuit connected to at least one of the first sense circuit and the second sense circuit, and
The arithmetic unit according to any one of claims 1 to 7, further comprising.
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