Ag:Ta_(2)O_(5)基阈值开关忆阻器大气中子辐照损伤紧凑模型OA
高能效、高速和高集成度的忆阻脉冲神经网络(SNN)芯片在空间信息处理系统应用展现出巨大的潜力.阈值开关忆阻器(TSM)是忆阻SNN硬件的重要组成部分.实验研究结果表明TSM在空间辐射效应下出现损伤.然而,现阶段缺乏TSM辐照损伤模型,这制约了忆阻SNN芯片的抗辐照设计.本文基于Ag:Ta_(2)O_(5)阈值开关忆阻器大气中子辐照实验数据,建立了一种大气中子辐照损伤的紧凑模型.基于该模型对辐照前后Ag:Ta_(2)O_(5)阈值开关忆阻器I-V特性进行仿真,结果表明仿真结果与实验数据吻合较好,决定系数(R2)均大于0.89.基于该模型,本文对忆阻泄漏积分和激发(leaky integrate-and-fire,LIF)神经元电路进行了抗辐照优化设计,优化后的忆阻LIF神经元电路仿真结果显示,在辐照环境下的尖峰发放频率为23.3 kHz,与未辐照条件下的25.0 kHz相比基本持平.进一步将该优化方案应用于SNN中,结果表明在辐照后最终的识别精度达97.2%,显著优于未优化方案下识别精度的94.7%.本研究可为中子辐射环境中的忆阻SNN芯片设计提供一定基础.
樊长飞;姚林燕;宋宏甲;钟向丽;王金斌
湘潭大学材料科学与工程学院,低维材料及其应用技术教育部重点实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,薄膜材料及器件湖南省重点实验室,湘潭411105湘潭大学材料科学与工程学院,低维材料及其应用技术教育部重点实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,薄膜材料及器件湖南省重点实验室,湘潭411105湘潭大学材料科学与工程学院,低维材料及其应用技术教育部重点实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,薄膜材料及器件湖南省重点实验室,湘潭411105湘潭大学材料科学与工程学院,低维材料及其应用技术教育部重点实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,薄膜材料及器件湖南省重点实验室,湘潭411105湘潭大学材料科学与工程学院,低维材料及其应用技术教育部重点实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室,湘潭411105 湘潭大学材料科学与工程学院,薄膜材料及器件湖南省重点实验室,湘潭411105
信息技术与安全科学
紧凑模型大气中子辐照忆阻泄漏积分和激发神经元脉冲神经网络
《物理学报》 2026 (13)
P.365-376,12
国家自然科学基金(批准号:12475283,12275230,52472139)低维材料及其应用技术教育部重点实验室(湘潭大学)开放课题(批准号:2024YB02)资助的课题。
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