本发明涉及一种基于光电存算单元阵列的字线驱动电路，属于模拟集成电路领域。
背景技术：
1、当前存算一体技术克服了冯诺依曼架构下存储单元和计算单元分离导致的数据搬运功耗问题，成为了在各类终端上部署感知系统的较优解。比如专利cn111208865a公开了一种基于光电计算单元的存算一体技术，相对于其他存算一体技术方案，该技术具有工艺兼容性好，单器件存储位宽高等优势，利于超大规模集成。其中所提出的单个半导体器件即可完成完整的编程、读出以及复位的功能，实现神经网络权重非易失性的存储，支持神经网络硬件加速。
2、存算一体技术方案中，字线驱动电路作为一个重要组成部分，负责控制字线（wordline）的电平，从而实现对存储单元的读写操作，因此，子线驱动电路的优劣直接影响到存算一体方案的性能。
3、专利cn117278873a中提出了一种基于复合介质栅双晶体管光敏探测器的字线驱动电路，可用于多种电压域多模式的字线驱动，该方案中具体提供了编程、读出以及复位多个模式下的不同电压域之间的驱动电路，然而该发明电路在切换过程中为避免电源之间的漏电通路，无法同时打开两条开关路径，导致在切换过程中需要在关闭导通路径后才能再开启另一条开关通路，使得字线处于一段浮空电平状态，无法精确确定其电势大小；然后光电存算单元阵列需要精确的电平来控制其是否执行编程和复位模式，要求其不存在浮空电平，在确定的模式电压（正压、负压）与零电位之间高速切换，从而实现精准的存储神经网络权重；另外，光电存算单元阵列在二值化输入下高速高精确的推理要求其在读出模式下不存在浮空电平，在确定的模式电压与零伏电压的二值化电平激励中高速切换，快速切换至精确电平以保证其高速高精度的推理。
4、而现有的能够实现多模式的字线驱动电路并不能满足上述要求。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于光电存算单元阵列的字线驱动电路，在满足光电存算阵列多种模式工作电压切换功能的基础上，避免字线处于浮空状态的不确定电势，满足光电存算阵列高精度的编程、复位以及高速高精度的数字型激励读出推理需求。
2、一种基于光电存算单元阵列的字线驱动电路，用于对光电存算单元阵列中的光电存算单元栅极相连构成的字线进行驱动以实现对各光电存算单元的模式及状态控制；所述字线驱动电路包括工作模式切换电路和工作状态切换电路，其中，工作模式切换电路的输出端与工作状态切换电路的输入端连接，所述工作状态切换电路的输出端，与同行所有光电存算单元栅极相连构成的字线连接。
3、可选的，所述模式切换电路用于实现对于各光电存算单元的模式控制，所述模式切换电路包括三个模拟高压电源，一个模拟电源，三个模拟控制信号及一个模拟高压输出信号；其中三个模拟高压电源为光电存算单元字线编程电压hvp、光电存算单元字线读出电压hvr、光电存算单元字线复位电压hve；一个模拟电源agnd；三个模拟控制信号为编程模式模拟控制信号p_en、读出模式模拟控制信号r_en、复位模式模拟控制信号e_en；一个模拟高压输出信号作为状态切换电路的模拟高压输入信号hv，根据所述模拟高压输出信号控制各光电存算单元处于编程模式、读出模式或复位模式。
4、光电存算单元字线编程电压hvp、光电存算单元字线读出电压hvr与光电存算单元字线复位电压hve的取值各不相同。
5、可选的，所述模式切换电路包括三个开关电路，所述三个开关电路分别对三个模拟高压电源与模拟高压输出信号之间实现独立通断；所述编程模式模拟控制信号p_en对光电存算单元字线编程电压hvp与模拟高压输出信号之间选择开关电路进行控制；所述读出模式模拟控制信号r_en对光电存算单元字线读出电压hvr与模拟高压输出信号之间选择开关电路进行控制；所述复位模式模拟控制信号e_en对光电存算单元字线复位电压hve与模拟高压输出信号之间选择开关电路进行控制；且同时只有一路模拟高压电源与模拟高压输出信号相通；
6、可选的，所述工作状态切换电路的输入信号包括两个模拟电源、一个数字输入信号和一个模拟高压输入信号；其中两个模拟电源为第一电源avdd_1p8、第二电源agnd；一个数字输入信号为状态切换控制信号hv_en；一个模拟高压输入信号为hv，所述工作状态切换电路的输出信号为字线驱动电路输出信号hvout，根据所述状态切换控制信号hv_en控制光电存算单元进入特定模式下的执行状态或不执行状态；所述状态切换控制信号hv_en与所述字线驱动电路输出信号hvout在时序上保持一致。
7、模拟高压输入信号hv为hvp、hvr或hve。
8、第二电源agnd为接地。
9、可选的，所述工作模式切换电路中三个开关电路分别记为编程开关电路、读出开关电路和复位开关电路；三个开关电路分别采用两个晶体管实现，每个开关电路中，一个晶体管的栅端通过一个电阻连接对应模式下的模拟控制信号、源端连接对应模式下的模拟高压电源、漏端连接另一晶体管的源端；另一晶体管的栅端通过一个电阻连接模拟电源agnd、漏端连接模拟高压输出信号。
10、可选的，所述工作状态切换电路由六个晶体管和三个反相器构成，六个晶体管分别记为m7-m12，三个反相器分别记为i1-i3，晶体管m7、m8的源端接第二电源agnd、漏端分别接晶体管m9和晶体管m10的源端、栅端分别接反相器i1的输出信号hv_enb与反相器i2的输出信号hv_enx；晶体管m9、m10的栅端接第一电源avdd_1p8，晶体管m9的漏端同时接晶体管m11的漏端和晶体管m12的栅端，晶体管m10的漏端接晶体管m12的漏端和晶体管m11的栅端以及反相器i3的输入端；晶体管m11、m12的源端接模拟高压输入信号hv；
11、状态切换控制信号hv_en接反相器i1的输入端，i1输出信号hv_enb，并接反相器i2的输入端，输出信号hv_enx；反相器i3的输入端还与模拟高压输入信号hv、第二电源agnd相连，反相器i3输出字线驱动电路输出信号hvout。
12、当状态切换控制信号hv_en不为零，且字线驱动电路输出信号hvout等于模拟高压输入信号hv时，电路进入特定模式下的执行状态；当状态切换控制信号hv_en为零，且字线驱动电路输出信号hvout为零时，电路进入特定模式下的不执行状态。
13、本技术还提供一种光电存算芯片，所述光电存算芯片包含光电存算单元阵列和上述字线驱动电路。
14、可选的，所述光电存算单元阵列中，每行光电存算单元的栅端相连构成字线，所有字线连接一个所述字线驱动电路。
15、可选的，所述光电存算单元阵列中，每行光电存算单元的栅端相连构成字线，每一条字线连接一个所述字线驱动电路。
16、本发明有益效果是：
17、本发明采用基于光电存算单元阵列的字线驱动电路进行输出电压的切换，在满足光电存算阵列多种模式工作电压切换功能的基础上，按照状态切换控制信号hv_en的切换高速驱动光电存算阵列的字线为hv/0v，避免字线处于浮空状态的不确定电势，满足光电存算阵列高精度的编程、复位以及高速高精度的数字型激励读出推理需求。
1.一种基于光电存算单元阵列的字线驱动电路，其特征在于，所述光电存算单元阵列中，同行的所有光电存算单元栅极相连构成字线，与所述字线驱动电路输出端相连；所述字线驱动电路包括工作模式切换电路和工作状态切换电路，其中，所述工作模式切换电路的输出端与所述工作状态切换电路的输入端连接，所述工作状态切换电路的输出端与同行所有光电存算单元栅极相连构成的字线连接。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述模式切换电路包括三个模拟高压电源，一个模拟电源，三个模拟控制信号及一个模拟高压输出信号；其中三个模拟高压电源为光电存算单元字线编程电压hvp、光电存算单元字线读出电压hvr以及光电存算单元字线复位电压hve；一个模拟电源agnd；三个模拟控制信号为编程模式模拟控制信号p_en、读出模式模拟控制信号r_en和复位模式模拟控制信号e_en；一个模拟高压输出信号作为状态切换电路的模拟高压输入信号hv，根据所述模拟高压输出信号实现对于各光电存算单元的模式控制。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述模式切换电路包括三个开关电路，所述三个开关电路分别对三个模拟高压电源与模拟高压输出信号之间实现独立通断；
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述工作状态切换电路的输入信号包括两个模拟电源、一个数字输入信号和一个模拟高压输入信号；其中两个模拟电源为第一电源avdd_1p8、第二电源agnd；一个数字输入信号为状态切换控制信号hv_en；一个模拟高压输入信号为hv，所述工作状态切换电路的输出信号为字线驱动电路输出信号hvout，根据所述状态切换控制信号hv_en控制光电存算单元进入特定模式下的执行状态或不执行状态；所述状态切换控制信号hv_en与所述字线驱动电路输出信号hvout在时序上保持一致。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述工作模式切换电路中三个开关电路分别记为编程开关电路、读出开关电路和复位开关电路；三个开关电路分别采用两个晶体管实现，每个开关电路中，一个晶体管的栅端通过一个电阻连接对应模式下的模拟控制信号、源端连接对应模式下的模拟高压电源、漏端连接另一晶体管的源端；另一晶体管的栅端通过一个电阻连接模拟电源agnd、漏端连接模拟高压输出信号。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述工作状态切换电路由六个晶体管和三个反相器构成，六个晶体管分别记为m7-m12，三个反相器分别记为i1-i3，晶体管m7、m8的源端接第二电源agnd、漏端分别接晶体管m9和晶体管m10的源端、栅端分别接反相器i1的输出信号hv_enb与反相器i2的输出信号hv_enx；晶体管m9、m10的栅端接第一电源avdd_1p8，晶体管m9的漏端同时接晶体管m11的漏端和晶体管m12的栅端，晶体管m10的漏端接晶体管m12的漏端和晶体管m11的栅端以及反相器i3的输入端；晶体管m11、m12的源端接模拟高压输入信号hv；
7.一种光电存算芯片，其特征在于，所述光电存算芯片包含光电存算单元阵列和权利要求1-6任一项所述的字线驱动电路。
8.根据权利要求7所述的光电存算芯片，其特征在于，所述光电存算单元阵列中，每行光电存算单元的栅端相连构成字线，所有字线连接一个所述字线驱动电路。
9.根据权利要求7所述的光电存算芯片，其特征在于，所述光电存算单元阵列中，每行光电存算单元的栅端相连构成字线，每一条字线连接一个所述字线驱动电路。
