Onderzoekers van Technion en TowerJazz in Israël hebben onlangs een energiezuinige, twee-terminal floating-gate transistor die nuttige toepassingen zou kunnen hebben in neuromorphic computing. Deze transistor, gepresenteerd in een paper in Natuur Elektronica , werd gefabriceerd met behulp van standaard single-poly-technologie en een commercieel 180-nm CMOS-proces.

"Ons lab werkt meestal aan circuits en architecturen met opkomende apparaten, zoals memristors, "Shar Kvatinsky, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore. "Het probleem met deze apparaten is dat ze niet in de handel verkrijgbaar zijn en we ze alleen op kleine schaal en met een slechte betrouwbaarheid kunnen krijgen. Dus meestal, we vertrouwen ofwel op simulaties of op kleine proof-of-concept met beschikbare apparaten."

aanvankelijk, Kvatinsky en zijn collega's gingen op zoek naar een manier om hun ideeën te testen in een betrouwbaardere omgeving. Vervolgens, tijdens een samenwerking met TowerJazz gericht op het aanpassen van de commerciële Y-Flash-apparaten van laatstgenoemde, realiseerde het team zich dat onder bepaalde omstandigheden, deze apparaten kunnen hetzelfde gedrag vertonen als apparaten die in hun ontwerpen worden gepresenteerd. Na een reeks tests op deze apparaten, ze besloten om ze te modelleren als memristors.

"Het gedrag van memristors is heel anders dan bestaande transistors, "Zei Kvatinsky. "Ze zijn twee-terminal (versus drie of vier terminals in transistors) en gedragen zich als weerstanden met geheugen (dit is de betekenis van de naam). Hoewel memristors niet in de handel verkrijgbaar zijn, Y-Flash is, in een stabiel proces van 0,18 um."

De memristor-achtige apparaten die door de onderzoekers worden gepresenteerd, kunnen nauwkeurig worden afgesteld met behulp van geoptimaliseerde schakelspanningen en tijden. In aanvulling, ze kunnen 65 verschillende resistieve niveaus bereiken en hebben een analoge bewaartermijn van 10 jaar.

Het belangrijkste voordeel van deze apparaten, echter, is dat terwijl ze een memristor-achtig gedrag reproduceren, ze kunnen eenvoudig worden gebouwd met behulp van in de handel verkrijgbare technologie, wat niet geldt voor de meeste bestaande memristors. In aanvulling, ze zijn energiezuinig en dus aanzienlijk energiezuinig.

"Merk op dat om de Y-Flash in een memristieve modus te fabriceren, de wijzigingen die we hebben aangebracht zijn klein en vereisen geen extra fabricagestappen, "Kvatinsky toegevoegd. "Dit betekent dat hun kosten identiek zijn aan die van standaard Y-Flash-transistors."

Kvatinsky en zijn collega's voerden een reeks experimenten uit waarin ze het potentieel van hun memristors voor een aantal fundamentele neuromorfische toepassingen aantoonden. Vooral, ze toonden aan dat ze geschikt zijn voor het bereiken van piektijdafhankelijke plasticiteit, vector-matrix vermenigvuldiging, associatieve geheugen- en classificatietraining.

"Voor academici zoals ik, onze transistors zullen ons in staat stellen om onze ideeën te testen in een relatief grootschalig ontwerp met reguliere transistors, " zei Kvatinsky. "Voor de industrie, het opent mogelijkheden om efficiënte neuromorfische AI-systemen te produceren voor toepassingen met een laag vermogen."

Deze memristors kunnen opwindende nieuwe mogelijkheden bieden voor tal van onderzoeks- en ontwikkelingsgebieden. Ze kunnen met name nuttig zijn voor toepassingen waarbij op grote schaal memristors moeten worden gebruikt, zoals neuromorfe AI-systemen, evenals voor degenen die uitstekende integratie met commerciële technologieën vereisen.

"In deze krant, we hebben laten zien hoe het basisapparaat zich gedraagt ​​en hebben verschillende toepassingen voor neurale netwerken gedemonstreerd, "Zei Kvatinsky. "We zijn nu van plan om grotere applicaties te ontwerpen en te produceren en deze te integreren met transistors."

© 2020 Wetenschap X Netwerk