Hf0.5Zr0.5O2-基于铁电道交叉点作为语音识别的人工突触
Yuanzhenzi Lu1, Zeyu Guan1, Bo Xu1
1Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, Department of Physics and CAS Key Laboratory of Strongly-Coupled Quantum Matter Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China.
本研究介绍了一种用于先进计算的新型铁电道结 (FTJ) 记忆器. 该设备表现出极好的耐力和速度,展示了神经形态计算和非挥发性内存应用的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 计算机工程 计算机工程
背景情况:
- 基于氧化 (HfO2) 的铁电道结 (FTJ) 对非易失性记忆和神经形态计算至关重要.
- 开发具有增强稳定性,速度和多状态能力的FTJ对于下一代电子设备至关重要.
研究的目的:
- 为了改进性能,设计和表征一种具有TiO2中间层的新型FTJ记忆器.
- 评估该设备作为神经形态系统中的人工突触的潜力及其在语音识别中的应用.
主要方法:
- 一个Pt/Hf0.5Zr0.5O2/TiO2/TiN FTJ记忆器架构的制造.
- 评估电阻开关特性,包括开启/关闭比率,速度,保留和耐久性.
- 评估该设备作为人工突触用于多态导电性操纵及其在模拟卷积神经网络中的表现,用于语音识别.
主要成果:
- 在FTJ的memristor显示稳定的电阻开关与高的开启/关闭比率 (5.8 × 10^2) 在50ns速度和保留超过10^5秒至160°C.
- 与其他基于HfO2的FTJ相比,TiO2中间层显著提高了耐力 (2 × 10^8周期) 和接口性能.
- 该设备实现了高度对称的128态导电量操纵,变化很小 (2.75%),并且在语音识别任务中实现了高精度 (97.6%),显示出了显著的噪声免疫力 (90.2%在10 dB SNR).
结论:
- 开发的TiO2介层FTJ记忆器表现出卓越的性能,使其非常适合多态非挥发性存储器.
- 该设备显示了作为先进的神经形态计算应用程序的人工突触的重大承诺,包括强大的语音识别系统.
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