1996 Fiscal Year Annual Research Report
過去の経験をコードで記憶する高精度アナログ不揮発性メモリLSIの研究
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08405021
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
柴田 道 東北大学, 工学部, 助教授 (00187402)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小谷 光司 東北大学, 工学部, 助手 (20250699)
森田 瑞穂 東北大学, 工学部, 助教授 (50157905)
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| Keywords | 不揮発性メモリ / アナログメモリ / 多値メモリ / Fowler-Nordheimトンネル / ニューロンMOS / WRITE / VERIFY動作 / 連想記憶 / アナログベクトル |
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| Research Abstract |
我々は「連想」をキーワードに、人間のようにしなやかに物事を認識・理解する電子システムの構築を目指し研究を進めている。つまり人間の認識能力とは、時々刻々の入力事象に対し過去の膨大な経験で得られた全記憶の中から最も近しい事例を選び出しているに過ぎないという、脳の"心理学的モデル"のハードウエア化である。当然この中で最も重要なコンポネントが大容量記憶である。アナログ・ベクトルを高精度で且つ超高密度に記憶できること、不揮発性であること、さらに学習によって自在に内容を変化できること等を目標に研究開発を行った。Fowler-Nordheimトンネルによる電荷注入の原理を用い、フローティングゲート上の電荷でアナログ信号値を表現、これをメモリトランジスタのソースフォロワ動作で読み出す方式とした。データ書き込み中にメモリ値を直接モニター、目的の値に達したときに自動的にトンネル注入を中止する新たな方式を提案した。とくにモニタ用にニューロンMOSを用いたコンパレタを開発、非常に精度の良いアナログ値書き込みを実現した。これにより、従来多値不揮発性メモリでは必須であったwrite/verify動作(書いたすぐ後でそのデータを読み出し目的の値と比較、この繰り返しで精度を追い込む方式。非常に時間がかかった、)が不要となり、実時間学習への応用が可能となった。また、書き込みに必要な大きなコンデンサ及び書き込み制御トランジスタを共用させ、且つバイアス印加に新たな方式を導入、2つのトランジスタで一つのメモリセルの構成できることを示した。これらの基本概念を、2層ポリシリコンCMOSプロセスを用いたテストチップの試作により実証した。現在さらに書き込み精度を向上させる制御回路の研究を進め、8ビット精度のアナログメモリの実現できる見通しが得られた。
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