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公開番号2025114658
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2025075420,2023144149
出願日2025-04-30,2019-05-31
発明の名称半導体装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類G06N 3/063 20230101AFI20250729BHJP(計算;計数)
要約【課題】低消費電力化が可能で、人間の脳を模倣したデータの記憶が可能な半導体装置を
提供する。
【解決手段】制御部と、記憶部と、センサ部と、を有する。記憶部は、記憶回路と、切り
替え回路と、を有する。記憶回路は、第1トランジスタおよび容量素子を有する。切り替
え回路は、第2トランジスタおよび第3トランジスタを有する。第1トランジスタおよび
第2トランジスタは、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を含む半導体層と、バック
ゲート電極と、を有する。制御部は、センサ部で得られた信号に応じて、バックゲート電
極に与える信号を切り替える機能を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
制御部と、記憶部と、センサ部と、を有し、
前記記憶部は、記憶回路と、切り替え回路と、を有し、
前記記憶回路は、第１のトランジスタおよび容量素子を有し、
前記切り替え回路は、第２のトランジスタおよび第３のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタはそれぞれ、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を含む半導体層と、バックゲート電極と、を有し、
前記制御部は、前記センサ部で得られた信号に応じて、前記バックゲート電極に与える信号を切り替える機能を有する、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置に関する。特に本発明の一態様は、人間の脳における情
報の記憶を模倣することが可能な半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
なお本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指す。
【背景技術】
【０００３】
人工知能（ＡＩ：ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）の開発に用いら
れている、ノイマン型コンピュータであるコンピュータは、計算速度の点で人間を圧倒し
ている。
【０００４】
これに対し人間の脳は、断片的な入力情報と記憶とを比較し、補完することで正しい判
断を成すことが可能である。あるいは、広範囲な分野の記憶から連想することで、あるい
は創造性や予見性を発揮することで、コンピュータでは難しい問題を解決することができ
る能力を持っている。
【０００５】
近年、コンピュータの性能向上に伴い、ニューラルネットワークを用いた学習および推
論といった大規模な計算が可能となってきている。また、機械学習の分野において、ディ
ープラーニング（深層学習）による手法を用いることで、コンピュータによる認識精度の
著しい向上が報告されている（例えば特許文献１を参照）。将棋や囲碁といった創造性や
予見性が必要な分野においても、コンピュータでは難しかった問題の解決がなされるよう
になってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
米国特許公開第２０１６／０１１０６４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の人工知能デバイスの機能は、電力効率の面において、人間の脳に遠く及ばない。
ＣＰＵやＧＰＵといったハードウェアでは、ＳＲＡＭやＤＲＡＭといったＳｉトランジス
タで構成されるメモリ素子を用いてデータを記憶して演算処理を行う。Ｓｉトランジスタ
で構成されるメモリ素子は、微細化に伴い、リーク電流が増大するとともに、コンピュー
タの高性能化のため、回路規模の増大と相まって、消費電力が一層大きくなってしまう。
【０００８】
また従来の人工知能デバイスのメモリ素子は、情報を記憶する機能が画一的である。例
えば、ＳＲＡＭやＤＲＡＭといったメモリ素子は０か１といった情報を書き込み／読み出
しをするのが大多数である。これに対して人間の脳は、長期記憶や短期記憶といった情報
の保存方法、大脳新皮質での記憶や海馬での記憶といった情報の保存場所の移動など、情
報の記憶にも多様性がある。
【０００９】
本発明の一態様は、新規な構成の半導体装置を提供することを課題の一とする。また、
本発明の一態様は、低消費電力で動作することができる半導体装置を提供することを課題
の一とする。また、本発明の一態様は、人間の脳における情報の記憶を模倣することが可
能な半導体装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はない。また、これら以外の課題は、明細
書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求
項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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