基于相變存儲單元的電子突觸仿真研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代生活智能化程度越來越高，傳統(tǒng)馮諾依曼結構的計算機并不能有效的完成一些復雜的問題：圖像識別、聲音識別等等。對于處理一些與現(xiàn)實世界交互的并沒有準確定義的輸入與輸出的問題時，生物大腦表現(xiàn)出比傳統(tǒng)計算機優(yōu)越更加的性能。生物大腦的優(yōu)越計算性能吸引了研究人員去探索其工作原理，但是由于缺少小巧低功率設備可實現(xiàn)模擬生物突觸，建立這種高度平行的三維緊致硬件是系統(tǒng)是存在一定困難，因此用生物突觸級別的電子突觸模擬其工作機制將是推進類神經(jīng)系統(tǒng)進步的關鍵

2、所在。
　　本文主要研究對象是基于相變存儲單元的電子突觸，驗證了相變存儲單元實現(xiàn)電子突觸的可行性，并對其進行量化及仿真計算。根據(jù)有限元法，仿真系統(tǒng)將主方程與材料參數(shù)結合，建立仿真模型，編制了仿真計算程序。在驗證其實現(xiàn)電子突觸可行性的基礎上，以功率為考量，對基于相變存儲單元的電子突觸進行了詳細的研究，分別對上電極接觸、GST相變層、加熱器、突觸后釋放脈沖等重要因素對進行了詳細的仿真研究。
　　仿真實驗結果表明，通過控制外加脈沖

3、（神經(jīng)元釋放脈沖）的幅值與脈寬可使相變存儲單元分別實現(xiàn)多長時程增強與長時程抑制的過程，成功驗證了其實現(xiàn)電子突觸的可行性，其功率級別可低至pW級別。在此基礎上，更加深入研究各方面因素影響，改變相變存儲單元中上電極接觸 X、Y方向尺寸對相變存儲單元電子突觸影響擬合學習規(guī)則影響較?。桓淖兿嘧兇鎯卧蠫ST相變層和下電極接觸X、Y方向尺寸，對相變存儲單元電子突觸影響擬合學習規(guī)則影響較為明顯；改變突觸后神經(jīng)元釋放脈沖幅值，發(fā)現(xiàn)其學習規(guī)則中LTD