(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211194541.3 (22)申请日 2022.09.29 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115295544 A (43)申请公布日 2022.11.04 (73)专利权人 中国电子科技 集团公司信息科 学 研究院 地址 100041 北京市石景山区实兴大街金 府路30号院4号楼 专利权人 电子科技大 学 (72)发明人 曹静　胡小燕　胡绍刚　操俊　 王伟平　汪志强　郭于鹤洋　 (74)专利代理 机构 北京中知法苑知识产权代理 有限公司 1 1226 专利代理师 李明　赵吉阳 (51)Int.Cl. H01L 25/18(2006.01)H01L 27/146(2006.01) H03M 1/12(2006.01) G06F 17/15(2006.01) G06F 17/16(2006.01) H03F 1/38(2006.01) G01J 5/22(2006.01) G01J 5/24(2006.01) G01J 5/48(2006.01) H04N 5/374(2011.01) (56)对比文件 CN 114199374 A,202 2.03.18 CN 114362738 A,202 2.04.15 CN 113596361 A,2021.1 1.02 CN 113489925 A,2021.10.08 CN 112949848 A,2021.0 6.11 审查员 张跃 (54)发明名称 红外感算 一体芯片及其工作方法 (57)摘要 本公开涉及人工智能技术领域， 提供一种红 外感算一体芯片及其工作方法。 红外感算一体芯 片包括红外探测器阵列及与红外探测器阵列电 连接的感算一体处理芯片； 红外探测器阵列用于 探测红外 热辐射信号， 并在感算一体处理芯片的 作用下， 基于红外热辐射信号输出电流信号； 感 算一体处理芯片用于控制红外探测器阵列基于 红外热辐射信号输出电流信号， 得到卷积运算的 运算结果。 本公开可同时实现 红外热辐射的感应 及卷积运算， 规避数据搬运问题， 大幅节省数据 传输带宽， 提高卷积运算的效能比， 进一步降低 系统的尺 寸和重量， 具有高集 成度、 高效能比、 小 型轻量化的特点， 易于搭载于多种边缘侧设备实 现全天时、 全天候实时人工智能应用。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115295544 B 2022.12.20 CN 115295544 B 1.一种红外感算一体芯片， 其特征在于， 所述红外感算一体芯片包括红外探测器阵列 以及与所述红外 探测器阵列电连接的感算 一体处理芯片； 所述红外探测器阵列， 用于探测 红外热辐射信号， 并在所述感算一体处理芯片的作用 下， 基于所述红外热辐射信号输出电流信号； 所述感算一体处理芯片， 用于控制所述红外探测器阵列基于所述红外热辐射信号输出 所述电流信号， 得到卷积运 算的运算结果； 所述感算一体处理芯片包括偏置电压产生模块、 选通器件阵列、 列放大转换模块和控 制模块， 其中： 各行所述红外探测器的第一端通过对应的行输出线分别与所述偏置电压产生模块和 所述控制模块电连接； 各列所述选通器件的第 一端与对应列的所述红外探测器的第 二端电连接， 各列所述选 通器件的第二端通过对应的列输出线与对应的放大转换模块电连接， 各列所述选通器件的 控制端与所述控制模块电连接； 其中， 所述控制模块， 用于控制所述偏置电压产生模块向所述红外探测器阵列施加偏置电 压； 以及， 所述控制模块， 还用于控制所述选通器件阵列按照预设的选通方式选通， 对所述偏置 电压进行调节， 以使 所述红外探测器阵列在所述红外热辐射信号和调节后的所述偏置电压 的共同作用下， 输出 所述电流信号； 所述列放大转换模块， 用于将所述电流信号放大， 并将放大后的所述电流信号转换为 电压信号， 得到所述 运算结果。 2.根据权利要求1所述的红外感算一体芯片， 其特征在于， 所述选通器件采用MOS选通 管； 所述MOS选通管的漏极为所述选通器件的第一端， 所述MOS选通管的源级为所述选通器 件的第二端， 所述MOS选通管的栅极为所述选通器件的控制端。 3.根据权利要求  2所述的红外感算一体芯片， 其特征在于， 所述放大转换模块包括电 容跨导放大器和采样保持电路， 其中： 所述电容跨导放大器的输入端与对应的所述列输出线电连接， 所述电容跨导放大器的 输出端与所述采样保持电路的输入端电连接 。 4.根据权利要求3所述的红外感算一体芯片， 其特征在于， 所述红外感算一体芯片还包 括缓冲器和模数转换器， 所述模数转换器通过所述缓冲器与所述采样保持电路的输出端电 连接。 5.根据权利要求1至4任一项所述的红外感算一体芯片， 其特征在于， 所述红外探测器 包括热敏或光敏电阻类 器件。 6.一种红外感算一体芯片的工作方法， 其特征在于， 应用于权利要求1至5任一项所述 的红外感算 一体芯片， 所述工作方法包括以下步骤： 所述红外 探测器阵列探测红外热辐射信号； 所述感算一体处理芯片控制所述红外探测器阵列基于所述红外热辐射信号输出电流 信号， 得到卷积运 算的运算结果； 在所述感算一体处理芯片包括偏置电压产生模块、 选通器件阵列、 列放大转换模块和权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115295544 B 2控制模块时， 所述感算一体处理芯片控制所述红外探测器阵列基于所述红外热辐射信号输出电流 信号， 得到卷积运 算的运算结果， 包括以下步骤： 所述控制模块控制所述偏置电压产生模块向所述红外 探测器阵列施加偏置电压； 所述控制模块控制所述选通器件阵列按照预设的选通方式选通， 对所述偏置电压进行 调节， 并将调节后的所述偏置电压配置 至所述红外 探测器阵列； 所述红外探测器阵列在所述红外热辐射信号和调节后的所述偏置电压的共同作用下， 输出所述电流信号； 所述列放大转换模块将所述电流信号放大， 并将放大后的所述电流信号转换为电压信 号， 得到所述 运算结果。 7.根据权利要求6所述的工作方法， 其特征在于， 所述电流信号根据基尔霍夫定律表示 为下式 （1） ： （1） 其中，gij表示所述红外探测器阵列中第 i行第j列的红外探测器的电导， 且根据对应的 红外探测器探测到的红外热辐射信号确定， i=1,2,…,m表示所述红外探测器阵列中的行 号，m表示所述红外探测器阵列的行数， j=1,2,…,n表示所述红外探测器阵列中的列号， n表 示所述红外探测器阵列的列数， Vini表示所述红外探测器阵列中第 i行红外探测器的两端电 压， 且为第 i行红外探测器对应的调节后的所述偏置电压， Ij表示所述红外探测器阵列中第 j列红外探测器对应的列输出线上的电流信号。 8. 根据权利要求6所述的工作方法， 其特征在于， 所述电流信号根据基尔霍夫定律表 示为下式 （2） ： （2） 其中，gij表示所述红外探测器阵列中第 i行第j列的红外探测器的电导， 且根据对应的 红外探测器探测到的红外热辐射信号确定， i=1,2,…,m表示所述红外探测器阵列中的行 号，m表示所述红外探测器阵列的行数， j=1,2,…,n表示所述红外探测器阵列中的列号， n表 示所述红外探测器阵列的列数， Vinki表示所述红外探测器阵列中第 i行红外探测器的第 k组 两端电压， 且为第 i行红外探测器对应的第 k组调节后的所述偏置电压， Ijk表示所述红外探 测器阵列中第 j列红外探测器对应的列输出线 上的第k组电流信号， k=1,2,…,t，t表示预先 设置的组数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115295544 B 3