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입력 단자;공통 출력 단자; 및상기 입력 단자와 상기 공통 출력 단자 사이에 배치되며, 전하를 저장하는 전하 스토리지; 를 포함하고,상기 전하 스토리지에 저장되는 전하량에 기반하여 상기 입력 단자와 상기 공통 출력 단자 사이의 정전 용량이 결정되고, 주어진 데이터에 기반하여 상기 정전 용량이 정량화됨으로써 상기 주어진 데이터를 저장하고,상기 입력 단자는 기판 상의 일부 영역 또는 상기 기판 상에 배치되는 웰 상의 일부 영역에 배치되거나 반도체 증착층 상에 형성되는 드레인 영역 및 소스 영역 중 적어도 하나 이상을 포함하고,상기 공통 출력 단자는 상기 드레인 영역 및 상기 소스 영역 사이의 영역과 대응하는 게이트 전극이고, 추론 동작의 출력 신호는 상기 입력 단자에 인가되는 입력 신호와 상기 정전 용량의 결합에 의하여 상기 공통 출력 단자에 축적되는 전압 또는 전하량의 변화에 의하여 생성되는 가중치 메모리 소자
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제1항에 있어서,상기 공통 출력 단자는 상기 공통 출력 단자의 전압을 구동 및 제어하는 인터페이스 회로와 스위치를 경유하여 전기적으로 연결되고, 상기 공통 출력 단자와 상기 인터페이스 회로가 상기 스위치에 의하여 전기적으로 차단될 경우, 의도된 전하 누설 경로와 전기적으로 연결되지 않고 전기적으로 고립된(isolated) 토폴로지를 가지는 가중치 메모리 소자
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제1항에 있어서,상기 전하 스토리지는상기 공통 출력 단자 측에 인접하게 배치되는 제1 유전체층;상기 입력 단자 측에 인접하게 배치되는 제2 유전체층; 및상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층 사이에 배치되며, 내부에 전자 또는 전하를 저장할 수 있는 도체, 반도체 또는 유전체로 이루어지는 스토리지층;을 포함하는 가중치 메모리 소자
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제1항에 있어서,상기 주어진 데이터에 기반하여 상기 입력 단자와 상기 공통 출력 단자 사이의 제1 바이어스 전압 및 상기 제1 바이어스 전압이 인가되는 시간 구간의 길이가 결정되고, 상기 제1 바이어스 전압 및 상기 제1 바이어스 전압이 인가되는 상기 시간 구간의 길이에 따라서 상기 전하 스토리지에 저장되는 전하량이 변화되고, 상기 전하 스토리지에 저장되는 전하량에 기반하여 상기 공통 출력 단자와 상기 입력 단자 간의 정전 용량-전압 특성이 결정되는 가중치 메모리 소자
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제1항에 있어서,전압 상한과 전압 하한 사이의 제1 구간에 대해서 상기 입력 단자에 인가되는 전압이 스윕된 후에, 상기 공통 출력 단자와 상기 입력 단자 간의 정전 용량-전압 특성 및 상기 제1 구간에 대해서 스윕된 상기 입력 단자의 전압 변화에 기반하여 상기 공통 출력 단자에 형성되는 전압 또는 전하량의 변화가 상기 공통 출력 단자의 출력 신호로서 생성되는 가중치 메모리 소자
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제5항에 있어서,상기 전압 상한과 상기 전압 하한은 고정된 값이고, 상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간 내의 제1 입력 범위에 대하여 스윕되며, 상기 제1 입력 범위의 크기가 상기 입력 단자와 관련되는 인공 신경망 오퍼레이션의 입력값에 기반하여 결정되는 가중치 메모리 소자
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제5항에 있어서,상기 전압 상한과 상기 전압 하한은 고정된 값이고, 상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간에 대해서 스윕되는 횟수는 상기 입력 단자와 관련되는 인공 신경망 오퍼레이션의 입력값에 기반하여 결정되는 가중치 메모리 소자
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제7항에 있어서,상기 공통 출력 단자는 상기 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화를 검출하여 누적하는 출력 회로에 연결되고, 상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간 내에서 제1 방향으로 변화하는 경우에 상기 입력 단자의 전압 변화 및 상기 공통 출력 단자와 상기 입력 단자 간의 정전 용량-전압 특성에 기반하여 상기 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화가 형성되고, 상기 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화는 상기 출력 회로에 전달되어 누적되고,상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간 내에서 제2 방향으로 변화하는 경우에는 상기 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화가 상기 출력 회로에 누적되지 않는 가중치 메모리 소자
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제1 방향으로 배열되며 복수 개의 메모리 셀들 중 상기 제1 방향으로 배열된 메모리 셀들의 공통 출력 단자를 연결하는 제1 전극;상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 배열되며 상기 복수 개의 메모리 셀들 중 상기 제2 방향으로 배열된 메모리 셀들의 입력 단자를 연결하는 제2 전극;상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 교차하는 위치에 대응하여 배치되며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 교차에 의하여 특정되고 상기 제1 전극은 제1 공통 출력 단자에 연결되고 상기 제2 전극은 제1 입력 단자에 연결되는 제1 메모리 셀;상기 제1 전극의 전압을 구동 및 제어하거나, 상기 제1 전극의 전압 또는 전하량의 변화를 감지하여 출력 전달 신호를 생성하는 제1 인터페이스 회로; 및상기 제2 전극의 전압을 구동 및 제어하는 제1 구동 회로;를 포함하고,상기 제1 메모리 셀은상기 제1 입력 단자와 상기 제1 공통 출력 단자 사이에 배치되며, 전하를 저장하는 전하 스토리지; 를 포함하고,상기 전하 스토리지에 저장되는 전하량에 기반하여 상기 제1 입력 단자와 상기 제1 공통 출력 단자 사이의 제1 정전 용량이 결정되고, 상기 제1 메모리 셀에 주어진 제1 데이터에 기반하여 상기 제1 정전 용량이 정량화됨으로써 상기 제1 메모리 셀이 상기 제1 데이터를 저장하고,상기 제1 입력 단자는 상기 제1 메모리 셀의 드레인 영역 및 소스 영역 중 적어도 하나 이상에 연결되고,상기 제1 공통 출력 단자는 상기 제1 메모리 셀의 게이트 전극이고, 추론 동작의 출력 신호는 상기 제1 입력 단자에 인가되는 입력 신호와 상기 제1 정전 용량의 결합에 의하여 상기 제1 공통 출력 단자에 축적되는 전압 또는 전하량의 변화에 의하여 생성되는 가중치 메모리 시스템
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제9항에 있어서,상기 제1 인터페이스 회로의 동작에 의하여 상기 제1 인터페이스 회로 및 상기 제1 전극이 전기적으로 차단될 경우, 상기 제1 전극은 의도된 전하 누설 경로와 전기적으로 연결되지 않고 전기적으로 고립된(isolated) 토폴로지를 가지는 가중치 메모리 시스템
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제9항에 있어서,전압 상한과 전압 하한 사이의 제1 구간에 대해서 상기 제1 입력 단자에 인가되는 전압이 스윕된 후에, 상기 제1 공통 출력 단자와 상기 제1 입력 단자 간의 정전 용량-전압 특성 및 상기 제1 구간에 대해서 스윕된 상기 제1 입력 단자의 전압 변화에 기반하여 상기 제1 공통 출력 단자에 형성되는 전압 또는 전하량의 변화가 상기 제1 공통 출력 단자의 출력 신호로서 생성되는 가중치 메모리 시스템
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제11항에 있어서,상기 전압 상한과 상기 전압 하한은 고정된 값이고, 상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간 내의 제1 입력 범위에 대하여 스윕되며, 상기 제1 입력 범위의 크기가 상기 입력 단자와 관련되는 인공 신경망 오퍼레이션의 입력값에 기반하여 결정되는 가중치 메모리 시스템
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제11항에 있어서,상기 전압 상한과 상기 전압 하한은 고정된 값이고, 상기 제1 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간에 대해서 스윕되는 횟수는 상기 제1 입력 단자와 관련되는 인공 신경망 오퍼레이션의 입력값에 기반하여 결정되는 가중치 메모리 시스템
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제13항에 있어서,상기 제1 인터페이스 회로는 상기 제1 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화를 검출하여 누적하고,상기 제1 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간 내에서 제1 방향으로 변화하는 경우에 상기 제1 입력 단자의 전압 변화 및 상기 제1 공통 출력 단자와 상기 제1 입력 단자 간의 정전 용량-전압 특성에 기반하여 상기 제1 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화가 형성되고, 상기 제1 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화를 상기 제1 인터페이스 회로가 검출하여 누적하고,상기 제1 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간 내에서 제2 방향으로 변화하는 경우에는 상기 제1 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화를 상기 제1 인터페이스 회로가 누적하지 않는 가중치 메모리 시스템
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주어진 데이터에 기반한 정량화된 정전 용량을 형성함으로써 상기 데이터를 저장하는 메모리 셀의 입력 단자에 인가되는 전압을 가중치 메모리 소자에 대한 추론 동작의 입력 신호로서 전압 상한과 전압 하한 사이의 제1 구간에 대해서 스윕하는 단계;상기 추론 동작 중 상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간에 대해서 스윕된 이후, 공통 출력 단자와 상기 입력 단자 간의 정전 용량-전압 특성에 기반하여 상기 공통 출력 단자에 형성되는 전압 또는 전하량의 변화 성분이 상기 메모리 셀의 상기 공통 출력 단자를 경유하여 출력되는 단계; 및상기 추론 동작 중 상기 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화를 상기 추론 동작의 출력 신호로서 인터페이스 회로가 검출하는 단계;를 포함하고,상기 입력 단자는 상기 메모리 셀의 드레인 영역 및 소스 영역 중 적어도 하나 이상을 포함하고,상기 공통 출력 단자는 상기 메모리 셀의 게이트 전극인 가중치 메모리 소자의 동작 방법
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제15항에 있어서,상기 입력 단자와 관련되는 인공 신경망 오퍼레이션의 입력값에 기반하여 상기 제1 구간 내의 제1 입력 범위를 결정하는 단계;를 더 포함하고,상기 메모리 셀의 입력 단자에 인가되는 전압을 전압 상한과 전압 하한 사이의 제1 구간에 대해서 스윕하는 단계는상기 제1 입력 범위에 대해서 상기 메모리 셀의 상기 입력 단자에 인가되는 전압을 스윕하는 가중치 메모리 소자의 동작 방법
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제15항에 있어서,상기 전압 상한과 상기 전압 하한은 고정된 값이고, 상기 입력 단자와 관련되는 인공 신경망 오퍼레이션의 입력값에 기반하여 상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간에 대해서 스윕되는 횟수를 결정하는 단계;를 더 포함하는 가중치 메모리 소자의 동작 방법
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제17항에 있어서,상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간 내에서 제1 방향으로 변화하는 경우에 상기 인터페이스 회로가 상기 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화를 누적하는 단계; 및상기 입력 단자에 인가되는 전압이 상기 제1 구간 내에서 제2 방향으로 변화하는 경우에 상기 인터페이스 회로가 상기 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화를 누적하지 않는 단계;를 더 포함하는 가중치 메모리 소자의 동작 방법
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제15항에 있어서,상기 입력 단자와 관련되는 인공 신경망 오퍼레이션의 입력값은 인공 신경망의 제1 레이어의 노드들 중 어느 하나인 제1 노드의 액티베이션 파라미터이고, 상기 주어진 데이터는 상기 제1 노드와 상기 인공 신경망의 제2 레이어의 노드들 중 어느 하나인 제2 노드 간의 가중치 값이며, 상기 공통 출력 단자의 전압 또는 전하량의 변화는 상기 제1 레이어의 노드들의 액티베이션 파라미터, 및 상기 제1 레이어의 노드들과 상기 제2 노드 간의 시냅스에 대응하는 가중치 값들의 곱들의 합에 기반하여 얻어지는 상기 제2 노드의 액티베이션 파라미터인 가중치 메모리 소자의 동작 방법
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