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半導体装置 新技術説明会

国内特許コード P180015341
整理番号 T2017-071
掲載日 2018年10月17日
出願番号 特願2018-051033
公開番号 特開2019-164462
出願日 平成30年3月19日(2018.3.19)
公開日 令和元年9月26日(2019.9.26)
発明者
  • 河原 尊之
  • 小野 涼斗
  • 染谷 健太
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 半導体装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】イジングモデルの要素を各ブロックによって構成し、高速、かつ、低面積な回路を実現する。
【解決手段】半導体装置は、各スピンの状態を、全スピンの相互作用を用いて計算するイジングモデルを構成する半導体装置であって、各スピンの状態を格納するスピンブロックと、各スピンについての全スピンの相互作用を格納する相互作用ブロックと、各スピンの状態を計算する計算ブロックと、計算対象となるスピンについての各スピンの相互作用及び各スピンの状態を読み出して前記計算対象となるスピンの状態を前記計算ブロックに計算させる制御回路とを含む。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

昨今、人工知能(AI)を用いた技術において、ソフトウェア及びハードウェアの両面において開発及び実用化が進められている。

ハードウェア側でみると、末端の機器においてAIの処理機能の一部を担わせ、クラウド層と末端機器とが連携することで、処理効率や演算能力の向上を図る技術のニーズが高まっている。

例えば、AIの演算を実行するためのイジングモデル(詳細については後述)を構成する回路において、チップ全体に対して一組の作用アドレスデコーダを設け、構成単位であるスピンユニットを複雑化することなく、少ない乱数発生器でランダム性を供給し、装置の低コスト化及び大規模化を図る技術がある(例えば特許文献1)。

また、所望の係数の値域に対応した相互作用回路を実装するのと比較して、簡易なハードウェア構成で、擬似的に発生させた任意の係数を用いて演算を行う技術がある(例えば特許文献2)。

また、演算結果を変更することが可能な回路を設けることなどにより、回路規模の増加を抑制しながら、局所解に陥る可能性を低減することが可能な、イジングモデル用の半導体集積回路装置を提供する技術がある(例えば特許文献3)。

産業上の利用分野

本発明は半導体装置に係り、特に、イジングモデルを構成する半導体装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
各スピンの状態を、全スピン間の相互作用を用いて計算するイジングモデルを構成する半導体装置であって、
各スピンの状態を格納するスピンブロックと、
各スピンについての全スピンとの相互作用を格納する相互作用ブロックと、
スピン間の相互作用を用いて前記スピンの状態を計算する計算ブロックと、
計算対象となるスピンの各々についてのスピン間の相互作用及び前記スピンの状態を読み出して前記計算対象となるスピンの各々の状態を前記計算ブロックに計算させる制御回路と、
を含む半導体装置。

【請求項2】
前記計算ブロックは、複数のスピンの組み合わせを計算対象として同時に計算する請求項1記載の半導体装置。

【請求項3】
前記計算ブロックは、前記複数のスピンの組み合わせについて、着目するスピンと、他のスピンの各々との組み合わせとして計算対象として同時に計算し、計算された前記着目するスピンについて、前記他のスピンの各々とは異なるスピンの各々との組み合わせを計算対象として同時に計算する請求項2に記載の半導体装置。

【請求項4】
前記スピンブロックは、各スピンに対する、前記スピンの状態を格納する単位回路から構成され、
前記相互作用ブロックは、各スピンに対する、全スピンとの相互作用を格納する単位回路から構成され、
前記計算ブロックは、各スピンに対する、前記スピンの状態を計算する単位回路から構成され、
前記スピンブロック、前記相互作用ブロック、及び前記計算ブロックにおいて、同一のスピンに対する単位回路が対応するように配置されている請求項1~請求項3の何れか1項に記載の半導体装置。

【請求項5】
前記制御回路は、入力された前記スピンに対応する層の数に応じて、前記層に対応する前記スピンブロックのスピンの各々、及び前記層に対応する前記相互作用ブロックの相互作用の各々を稼動させる層として指定した論理回路を構成し、前記層に対応する前記スピンの状態を前記計算ブロックに計算させる請求項1~請求項4の何れか1項に記載の半導体装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2018051033thum.jpg
出願権利状態 公開
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