本發(fā)明屬于微納電子學，具體涉及一種基于雙晶體管存儲單元的模擬信號最大值提取方法。

背景技術(shù)：

1、隨著信息化社會的快速發(fā)展，對信號處理能效的優(yōu)化逐漸成為邊端設(shè)備性能提升的關(guān)鍵突破口之一。相比數(shù)字信號而言，模擬信號的處理更為復雜，處理難度也更大，常見的處理方法是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog?to?digital?converter，adc)將模擬信號轉(zhuǎn)化到數(shù)字域進行處理。然而，這一流程往往需要依賴復雜的電路才能實現(xiàn)，帶來了額外的能耗以及硬件開銷。因此，在模擬域直接實現(xiàn)信號處理有望在有限的硬件開銷下進一步提升系統(tǒng)的能效。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種基于雙晶體管存儲單元的模擬信號最大值提取方法，可在模擬域?qū)崿F(xiàn)信號關(guān)鍵特征的提取，有效提升了系統(tǒng)的能效，同時大幅降低硬件開銷。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種基于雙晶體管存儲單元提取模擬信號最大值的方法，其特征在于，由一個寫入晶體管與一個讀取晶體管構(gòu)成雙晶體管存儲單元，所述寫入晶體管和讀取晶體管均由柵電極、柵介質(zhì)、氧化物半導體與源、漏電極組成，所述氧化物半導體上方部分覆蓋有源漏電極，氧化物半導體未被源漏電極覆蓋的部分為溝道，寫入晶體管的漏端與讀取晶體管的柵端相連形成存儲節(jié)點，寫入晶體管的源端和柵端分別與寫位線和寫字線相連，讀取晶體管的漏端和源端分別與讀字線和讀位線相連，利用雙晶體管存儲單元提取模擬信號最大值的具體步驟如下：

4、1)系統(tǒng)上電后，先對存儲節(jié)點放電至0電位，然后在寫位線與讀位線分別施加高電平，寫字線施加待檢測信號vin；

5、2)當待檢測信號的電壓幅值在某一時刻t1升高至vin_max1時，寫字線電壓增加，當高于寫入晶體管的閾值電壓vth時，寫入晶體管將開啟，存儲節(jié)點的電壓將被充電至vin_max1-vth，此時寫入晶體管的柵-源電壓降低為vth，寫晶體管關(guān)斷，存儲節(jié)點的電壓將在一段時間內(nèi)保持為vin_max1-vth；下一時刻t2時，若待測信號的幅值vin<vin_max1，此時寫晶體管的柵-源電壓小于其閾值電壓vth，寫晶體管將不會開啟，存儲節(jié)點的電壓仍保持vin_max1-vth；時刻t2時，若待測信號的幅值vin＝vin_max2>vin_max1，此時寫晶體管的柵-源電壓大于其閾值電壓vth，寫晶體管將開啟，存儲節(jié)點的電壓將被更新至vin_max2-vth；得到t1、t2兩個時刻的待測信號電壓最大值；

6、3)重復上述步驟1)-2)，得到一段時間內(nèi)待測信號的電壓最大值，通過讀取讀字線的電流讀出存儲節(jié)點上的信號最大值，實現(xiàn)模擬信號最大值的提取。

7、優(yōu)選地，所述寫入晶體管和讀取晶體管的柵電極與源漏電極材料為導體材料，包括ti、tin、ta、tan、al、aln、w、cu、pt、mo、ni、ir、ru、ito、重摻雜多晶硅等。

8、優(yōu)選地，所述寫入晶體管和讀取晶體管的柵介質(zhì)材料為由單層或多層復合材料薄膜組成，包括sio2、al2o3、hfo2、ta2o5、zro2等。

9、優(yōu)選地，所述寫入晶體管和讀取晶體管的氧化物半導體材料為由單層或多層復合氧化物半導體材料薄膜組成，包括zno、igzo、iazo、itzo、ito等。

10、優(yōu)選地，所述寫入晶體管和讀取晶體管的柵電極、柵介質(zhì)、氧化物半導體與源漏電極材料薄膜厚度為5nm-1000nm。

11、本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明提出的一種基于雙晶體管存儲單元的模擬信號最大值提取方法，可以降低系統(tǒng)硬件開銷，同時減少了系統(tǒng)能耗。

技術(shù)特征：

1.一種基于雙晶體管存儲單元提取模擬信號最大值的方法，其特征在于，由一個寫入晶體管與一個讀取晶體管構(gòu)成雙晶體管存儲單元，所述寫入晶體管和讀取晶體管均由柵電極、柵介質(zhì)、氧化物半導體與源、漏電極組成，所述氧化物半導體上方部分覆蓋有源漏電極，氧化物半導體未被源漏電極覆蓋的部分為溝道，寫入晶體管的漏端與讀取晶體管的柵端相連形成存儲節(jié)點，寫入晶體管的源端和柵端分別與寫位線和寫字線相連，讀取晶體管的漏端和源端分別與讀字線和讀位線相連，利用雙晶體管存儲單元提取模擬信號最大值的具體步驟如下：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述寫入晶體管和讀取晶體管的柵電極與源漏電極材料為導體材料，選自ti、tin、ta、tan、al、aln、w、cu、pt、mo、ni、ir、ru、ito、重摻雜多晶硅中的一種。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述寫入晶體管和讀取晶體管的柵介質(zhì)材料為由單層或多層復合材料薄膜組成，選自sio2、al2o3、hfo2、ta2o5或zro2中的一種或多種。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述寫入晶體管和讀取晶體管的氧化物半導體材料為由單層或多層復合氧化物半導體材料薄膜組成，選自zno、igzo、iazo、itzo或ito中的一種或多種。

5.如權(quán)利要求2-4所述的方法，其特征在于，所述寫入晶體管和讀取晶體管的柵電極、柵介質(zhì)、氧化物半導體與源漏電極材料的厚度范圍為5nm-1000nm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于雙晶體管存儲單元提取模擬信號最大值的方法，屬于微納電子學技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用兩個場效應(yīng)晶體管構(gòu)成雙晶體管存儲單元，系統(tǒng)上電后，先對存儲節(jié)點放電至0電位，然后在寫位線與讀位線分別施加高電平，寫字線施加待檢測信號，利用雙晶體管存儲單元得到一段時間內(nèi)待測信號的電壓最大值，通過讀取讀字線的電流讀出存儲在節(jié)點上的信號最大值，實現(xiàn)模擬信號最大值的提取。本發(fā)明可在模擬域?qū)崿F(xiàn)信號關(guān)鍵特征的提取，有效提升了系統(tǒng)的能效，同時大幅降低硬件開銷。

技術(shù)研發(fā)人員：王宗巍,蔡一茂,鮑霖,張豪,張海粟,王翠梅,黃善國
受保護的技術(shù)使用者：北京超弦存儲器研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9