高性能脳インスピレーション画像センサのためのシリコンとのアンビポラーオーム接触

Haoran Sun¹, Penghao Chen¹, Ziyu Ming¹

¹State Key Laboratory of Integrated Chips and Systems, College of Integrated Circuits and Micro-Nano Electronics, School of Microelectronics, Fudan University, Shanghai, 200433, China.

Nature communications

|August 28, 2025

まとめ

研究者はシリコンの新しいアンビポラーオームコンタクトを開発し,効率的な電子と穴の輸送を可能にしました. 脳のイメージセンサーとインメモリー・コンピューティングを進歩させることで素早く認識できるのです

科学分野:

材料科学
半導体装置物理学
ニューロモルフィック・エンジニアリング

背景:

アンビポラー半導体デバイスは,脳にインスパイアされたイメージセンサーの利点を提供しているが,Schottkyコンタクトのために製造上の課題と性能の制限に直面している.
既存のCMOS技術は,アンビポーラデバイスの同時電子と穴伝導には不適した単一キャリア輸送に適したオームコンタクトを使用しています.

研究の目的:

CMOS技術と互換性のあるシリコンのアンビポラーオームコンタクトを開発する.
電子と穴の効率的な同時輸送を可能にする.
この新しいコンタクトの応用を先進的なニューロモルフィック・ハードウェアで実証する

主な方法:

シリコンの補完的なオームコンタクト構成 (COCC) を考案した.
デバイス配列のワッフルスケール製造のためのCMOS互換性を保証します.
COCCをインメモリセンシングとコンピューティング画像センサに統合した.

主要な成果:

COCCを使用して電子と穴の効率的な同時輸送を達成しました.
CMOS技術を用いたワッフルスケールでの製造が実証されている.
画像センサーはMNISTデータセットの光学データを処理し,認識作業は7.3ns未満で完了した (周辺回路の制限を除く).
再構成可能なコンヴォルション・カーネルとシナプス/ニューロンのような回路を作成するために COCC を適用した.

結論:

提案されたCOCCは,二極デバイスのショットキーと従来のオームコンタクトの限界を克服します.
このイノベーションにより,高性能でCMOS互換性があり,脳にインスパイアされた画像センサとニューロモルフなコンピューティングハードウェアの開発が容易になります.
COCCは,より速く効率的なインメモリセンシングとコンピューティングアプリケーションを可能にします.

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