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K8凯发娱乐|把水管开水放B里作文|清华大学集成电路学院团队研制感存算一体化光电

来源:凯发k8·[中国]官方网站 发布时间:2024-11-20

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  针对上述挑战ღ✿✿◈ღ,清华大学集成电路学院团队研制了具有多模态的感存算一体化光电忆阻器阵列ღ✿✿◈ღ,搭建了单片集成的感内计算原型系统ღ✿✿◈ღ,用于处理多阶视觉任务ღ✿✿◈ღ。该系统片上集成了1kb(1024个)1T-1OEM光电忆阻器阵列与硅CMOS外围电路(图1)ღ✿✿◈ღ,基于TiOx/ZnO的新型光电忆阻器具有多种工作模式K8凯发娱乐ღ✿✿◈ღ,包括电学忆阻器(EM)ღ✿✿◈ღ、动态光电忆阻器(D-OEM)和非易失性光电忆阻器(NV-OEM)模式ღ✿✿◈ღ,这些模式可通过光电激励引发的电荷密度分布变化来进行有效调控ღ✿✿◈ღ。通过为光电忆阻器阵列配置不同的工作模式ღ✿✿◈ღ,研究团队成功演示了从低阶到高阶的智能视觉信息处理任务ღ✿✿◈ღ,具有高准确率与低能耗的优势ღ✿✿◈ღ,为复杂场景智能视觉应用提供了一个高效的硬件平台ღ✿✿◈ღ。

  研究团队设计并制备了一种新型的双层氧化物光电忆阻器ღ✿✿◈ღ,其结构为Pd/TiOx/ZnO/TiNღ✿✿◈ღ,在器件中引入TiOx界面层以增强阻变的稳定性并提升光电响应ღ✿✿◈ღ。通过光电激励可以调控器件三种不同的工作模式(图2)ღ✿✿◈ღ:原始状态为光电脉冲激励下的动态响应模式ღ✿✿◈ღ、电压脉冲激励下的循环阻变模式以及在电学Forming后的非易失性光电响应模式ღ✿✿◈ღ。为进一步阐明光电忆阻器的多模态调控机制ღ✿✿◈ღ,团队采用了差分相位对比扫描透射电子显微镜(DPC-STEM)这一前沿成像技术ღ✿✿◈ღ,精确观测了光电调控过程中ZnO内部电荷密度的分布变化ღ✿✿◈ღ,这些观察结果为理解器件光电响应模式的调控提供了有力支撑ღ✿✿◈ღ。

  在此基础上ღ✿✿◈ღ,研究团队进一步通过CMOS后道兼容工艺ღ✿✿◈ღ,将1024个1T-1OEM光电忆阻器单元组成的128×8阵列集成到硅基CMOS译码电路的上方ღ✿✿◈ღ,通过光电测试验证该阵列具有良好的均一性与稳定性ღ✿✿◈ღ,同时可以实现多比特编程(图3)和感存算一体化功能ღ✿✿◈ღ。

  基于该光电忆阻器阵列ღ✿✿◈ღ,研究团队演示了多种场景的智能视觉信息处理任务ღ✿✿◈ღ:在图像传感预处理任务中K8凯发娱乐K8凯发娱乐ღ✿✿◈ღ,利用NV-OEM模式可以将图像识别率从85.7%提升至97.6%ღ✿✿◈ღ;在高阶认知任务中ღ✿✿◈ღ,利用D-OEM与NV-OEM阵列协同工作演示多目标定位跟踪K8凯发娱乐ღ✿✿◈ღ,在模拟环境噪声的干扰下ღ✿✿◈ღ,通过多次训练依然可以实现96.1%的高准确率ღ✿✿◈ღ;在此基础上ღ✿✿◈ღ,首次构建了基于全光电忆阻器的储备池计算系统ღ✿✿◈ღ,由18个D-OEM模式器件构成储备池层和1024×5个EM模式器件构成读出层把水管开水放B里作文把水管开水放B里作文K8凯发娱乐ღ✿✿◈ღ,在人体运动识别任务中以极低能耗实现了91.2%的准确率ღ✿✿◈ღ。

  清华大学集成电路学院副教授唐建石ღ✿✿◈ღ、教授吴华强和北京信息科学与技术国家研究中心副研究员王钰言为论文共同通讯作者ღ✿✿◈ღ,集成电路学院博士后黄河意(现为中国科学院微电子研究所副研究员)为论文第一作者ღ✿✿◈ღ。合作者包括清华大学戴琼海院士把水管开水放B里作文ღ✿✿◈ღ、方璐教授ღ✿✿◈ღ、钱鹤教授ღ✿✿◈ღ、高滨副教授ღ✿✿◈ღ、姚鹏副研究员等ღ✿✿◈ღ。研究得到科技部重大项目ღ✿✿◈ღ、国家自然科学基金ღ✿✿◈ღ、北京信息科学与技术国家研究中心ღ✿✿◈ღ、北京集成电路高精尖创新中心ღ✿✿◈ღ、科学探索奖等的支持ღ✿✿◈ღ。