本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種半導(dǎo)體裝置及運(yùn)算裝置。注意，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于上述。本說明書等所公開的發(fā)明的一個(gè)方式的涉及一種物體、方法、驅(qū)動方法或制造方法。本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種工序(process)、機(jī)器(machine)、產(chǎn)品(manufacture)或者組合物(composition?ofmatter)。具體而言，作為本說明書等所公開的本發(fā)明的一個(gè)方式的的一個(gè)例子，可以舉出半導(dǎo)體裝置、顯示裝置、發(fā)光裝置、蓄電裝置、光學(xué)裝置、攝像裝置、照明裝置、運(yùn)算裝置、控制裝置、存儲裝置、輸入裝置、輸出裝置、輸入輸出裝置、信號處理裝置、運(yùn)算處理裝置、電子計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備、它們的驅(qū)動方法或它們的制造方法。

背景技術(shù)：

1、對包括在溝道形成區(qū)域中包含氧化物半導(dǎo)體的晶體管(以下，os晶體管)且能夠保持對應(yīng)于數(shù)據(jù)的電荷的半導(dǎo)體裝置的技術(shù)開發(fā)日益火熱。

2、例如，通過使該半導(dǎo)體裝置具有進(jìn)行保持在觸發(fā)器等中的程序或數(shù)據(jù)的保存(也稱為存盤、儲存或備份)或加載(也稱為返回、還原或恢復(fù))的結(jié)構(gòu)，可以通過電源門控等實(shí)現(xiàn)低功耗化。因此，正在進(jìn)行對cpu(central?processing?unit：中央處理器)等的應(yīng)用(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

3、在cpu等中，通過逐次執(zhí)行與程序或數(shù)據(jù)對應(yīng)的處理，執(zhí)行一系列的處理(任務(wù))。

4、在執(zhí)行多個(gè)任務(wù)的情況下，通過將各任務(wù)分割為較小的處理單位并依次執(zhí)行各任務(wù)的處理單位，假裝同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。為了執(zhí)行這種處理，準(zhǔn)備多個(gè)能夠保持執(zhí)行各任務(wù)時(shí)的cpu等的狀態(tài)(也稱為上下文)的寄存器庫(通用寄存器組)，在依次切換為與各任務(wù)對應(yīng)的寄存器庫的同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。

5、此外，在從程序的主例程轉(zhuǎn)到子例程的情況下，在切換寄存器庫之后執(zhí)行該子例程的處理，在子例程的處理結(jié)束后，將寄存器庫切換為原始的寄存器庫，然后執(zhí)行主例程的處理。

6、[先行技術(shù)文獻(xiàn)]

7、[專利文獻(xiàn)]

8、[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開第2013-9297號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

2、在cpu等中，在切換任務(wù)時(shí)將執(zhí)行中的任務(wù)的數(shù)據(jù)保存在對應(yīng)的寄存器庫中而中斷處理，并且從對應(yīng)的寄存器庫加載接下來執(zhí)行的任務(wù)的數(shù)據(jù)而重新開始處理。但是，在應(yīng)對復(fù)雜處理時(shí)寄存器庫不足的情況下，將與任務(wù)對應(yīng)的寄存器的數(shù)據(jù)暫時(shí)寫入到外部存儲器，在重新執(zhí)行該任務(wù)的情況下，需要將該數(shù)據(jù)從外部存儲器寫回到寄存器。在此情況下，因外部存儲器與寄存器之間的數(shù)據(jù)的寫入及寫回而消耗能量。當(dāng)準(zhǔn)備大量的寄存器庫時(shí)，雖然可以抑制伴隨外部存儲器與寄存器之間的數(shù)據(jù)的寫入及寫回時(shí)的能量消耗，但是這會導(dǎo)致電路布局面積的增大。

3、本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種新穎的半導(dǎo)體裝置等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種能夠抑制電路布局面積的增大的具有新穎的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種在低功耗化方面優(yōu)異的具有新穎的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種運(yùn)算性能優(yōu)異的具有新穎的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置等。

4、此外，上述目的的記載不妨礙其他目的的存在。注意，本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要實(shí)現(xiàn)所有上述目的。可以從本說明書、附圖或權(quán)利要求書等的記載顯而易見地看出并抽出上述以外的其他目的。

5、解決技術(shù)問題的手段

6、本發(fā)明的一個(gè)方式是鑒于上述課題的，在cpu等中，在寄存器上層疊設(shè)置多個(gè)用os晶體管和電容器構(gòu)成的存儲器(也稱為os存儲器)，安裝以與多個(gè)任務(wù)對應(yīng)的方式進(jìn)行寄存器的數(shù)據(jù)的寫入及寫回的功能。在切換任務(wù)時(shí)，例如將與第一任務(wù)對應(yīng)的寄存器的數(shù)據(jù)寫入到第一os存儲器，將與下一個(gè)任務(wù)的第二任務(wù)對應(yīng)的第二os存儲器的數(shù)據(jù)寫回到寄存器。在該os存儲器中，電容器上層疊有os晶體管且垂直于設(shè)置有寄存器的襯底的面的方向上設(shè)置有該電容器的介電層的一部分及包括該os晶體管的溝道形成區(qū)域的半導(dǎo)體層的一部分，由此可以提高單位面積的存儲容量。

7、(1)

8、本發(fā)明的一個(gè)方式是一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括觸發(fā)器電路以及存儲電路，存儲電路包括第一晶體管、第二晶體管、第一電容器以及第二電容器，第一晶體管的源極和漏極中的一個(gè)與第二晶體管的源極和漏極中的一個(gè)、第一電容器的一個(gè)端子及第二電容器的一個(gè)端子電連接，第一晶體管的源極和漏極中的另一個(gè)與觸發(fā)器電路的輸出端子電連接，第二晶體管的源極和漏極中的另一個(gè)與觸發(fā)器電路的輸入端子電連接，半導(dǎo)體裝置還包括襯底、第一絕緣體以及第二絕緣體，第一絕緣體設(shè)置在襯底上，第二絕緣體設(shè)置在第一絕緣體上，第一絕緣體包括在垂直于襯底的面的方向上延伸設(shè)置的第一開口部及第二開口部，第二絕緣體包括在垂直于襯底的面的方向上延伸設(shè)置的第三開口部及第四開口部，觸發(fā)器電路設(shè)置在襯底上，第一電容器及第二電容器各自的至少一部分都設(shè)置在第一開口部及第二開口部中，第一晶體管及第二晶體管各自的至少一部分都設(shè)置在第三開口部及第四開口部中。

9、(2)

10、在上述(1)中，優(yōu)選的是，第一電容器及第二電容器各自的介電層的至少一部分沿著第一開口部及第二開口部各自的側(cè)壁設(shè)置，第一晶體管及第二晶體管各自的包括溝道形成區(qū)域的半導(dǎo)體層的至少一部分沿著第三開口部及第四開口部各自的側(cè)壁設(shè)置。

11、(3)

12、在上述(2)中，半導(dǎo)體層優(yōu)選包含氧化物半導(dǎo)體。

13、(4)

14、本發(fā)明的一個(gè)方式是一種運(yùn)算裝置，該運(yùn)算裝置包括上述(1)至上述(3)中的任一個(gè)記載的半導(dǎo)體裝置以及控制部，控制部具有生成控制半導(dǎo)體裝置的工作的信號的功能，半導(dǎo)體裝置具有控制第一晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)來將觸發(fā)器電路所保持的數(shù)據(jù)保存在存儲電路中的功能以及控制第二晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)來將存儲電路所保持的數(shù)據(jù)加載到觸發(fā)器電路中的功能。

15、(5)

16、在上述(4)中，優(yōu)選的是，半導(dǎo)體裝置包括多個(gè)存儲電路，控制部具有如下功能：當(dāng)切換任務(wù)時(shí)，將觸發(fā)器電路所保持的第一數(shù)據(jù)保存在多個(gè)存儲電路中的任一個(gè)中，并且將多個(gè)存儲電路中的任一個(gè)所保持的第二數(shù)據(jù)加載到觸發(fā)器電路中。

17、發(fā)明效果

18、本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種新穎的半導(dǎo)體裝置等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種能夠抑制電路布局面積的增大的具有新穎的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置等。另外，本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供一種在低功耗化方面優(yōu)異的具有新穎的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置等。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可以提供一種運(yùn)算性能優(yōu)異的具有新穎的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置等。

19、此外，上述效果的記載不妨礙其他效果的存在。注意，本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要具有所有上述效果。可以從本說明書、附圖或權(quán)利要求書等的記載顯而易見地看出并抽出上述以外的其他效果。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體裝置，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，

4.一種運(yùn)算裝置，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的運(yùn)算裝置，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種新穎的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置包括觸發(fā)器電路以及存儲電路，存儲電路包括第一晶體管、第二晶體管、第一電容器以及第二電容器，半導(dǎo)體裝置還包括襯底、第一絕緣體以及第二絕緣體，第一絕緣體設(shè)置在襯底上，第二絕緣體設(shè)置在第一絕緣體上，第一絕緣體包括在垂直于襯底的面的方向上延伸設(shè)置的第一開口部及第二開口部，第二絕緣體包括在垂直于襯底的面的方向上延伸設(shè)置的第三開口部及第四開口部，觸發(fā)器電路設(shè)置在襯底上，第一電容器及第二電容器各自的至少一部分都設(shè)置在第一開口部及第二開口部中，第一晶體管及第二晶體管各自的至少一部分都設(shè)置在第三開口部及第四開口部中。

技術(shù)研發(fā)人員：黑川義元,松崎隆德,小林英智
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會社半導(dǎo)體能源研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28