Инженеры-физики лаборатории мемристорных материаловЦентра природовдохновленного инжиниринга ТюмГУразработали компактную электрическую схему запоминающего устройства на основе мемристорно-диодного кроссбара и периферийной управляющей КМОП логики.
Cтатья«Запоминающее устройство на основе мемристорно-диодного кроссбара и управляющей КМОП схемы для аппаратной импульсной нейросети»ученыхАлександра Бусыгина,Александра Писарева,Сергея УдовиченкоиАбдуллы Ибрагимаопубликованав спецвыпуске журналаНаноиндустрия.
Ученые спроектировали и проанализировали электрическую схему запоминающего устройства с цифровым управлением, которая имеет оптимальную площадь на кристалле и обеспечивает работу мемристорно-диодного кроссбара как массива искусственных импульсов аппаратной нейронной сети, позволяет изменять и считывать состояния отдельных мемристоров.
Периферийная логическая схема имеет цифровое управление и позволяет считывать и изменять состояние отдельных мемристоров. Такая функциональность необходима для сохранения и переноса синаптических состояний нейросети в другую нейросеть во избежание повторного обучения.
Ученые создали простые оригинальные электрические схемы входных и выходных драйверов, использующих стандартные прямоугольные импульсы для управления мемристор-диодным кроссбаром.
Эти схемы обеспечивают работу мемристорной матрицы как в составе аппаратной импульсной нейронной сети, так и в режимах записи и считывания состояния мемристоров.
Отказ от использования множества ЦАП(цифроаналоговых преобразователи) и АЦП(аналого-цифровые преобразователи) в электрических цепях входных и выходных драйверов проводников кроссбара позволило существенно сократить занимаемую площадь на кристалле.
На основе численного моделирования с использованием экспериментальных характеристик мемристоров оценены максимальный размер кроссбара в разработанной схеме и влияние паразитных токов на процессы записи и считывания состояния мемристоров.
Подключение периферийной логической схемы в мемристор приводит к ограничению максимального размера кроссбара за счет дополнительных паразитных токов.
Предложен способ компенсации влияния паразитных токов на процесс установки мемристоров в заданное состояние путем изменения длительности программирующих импульсов.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда(проект № 24−21−00171).
Источник:
Управление стратегических коммуникаций ТюмГУ