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西安交大在《科学》上发表论文研究将推进神经

发表时间:2019-10-05

  8月23日,美国《科学》杂志在线发表了西安交通大学与深圳大学、美国约翰霍普金斯大学的合作论文《 Phase-change heterostructure enables ultralow noise and drift for memory operation》,该最新成果破解了神经元计算协同性瓶颈,可以完美匹配现有相变存储器量产工艺,将有助于大力推进高性能经元计算芯片的开发。

  研究提出了一种新式的相变异质结设计,由多个交替堆叠的相变层与限制层构成,并通过原位加热且低速生长的多层薄膜磁控溅射沉积技术实现了高质量相变异质的制备,将相变存储器件数据态的阻值波动和漂移降低到前所未有的水平。其具备的优越的性能适用于精准矢量矩阵乘法计算、快速时序相关探测和其他要求高精度和高一致性的机器学习任务。

  随着人工智能的不断发展,超级计算机迅猛发展,要求传统的商用计算机系架构更加低功耗、高效率、低成本等特点,但是根据目前经典的冯诺依曼计算体系架构,采用二进制数字信号且数据处理和储存分离,约40%的能耗仅用于数据的往返搬运而非计算或存储。

  为了解决其中的问题,业界致力于研发基于新型非易失性存储技术的类脑神经元计算器件,从而实现非冯诺依曼架构的全新计算体系,实现存算一体以及模拟信号处理。相变随机存储器是目前最成熟的新型非易失性存储器技术之一,近年来,基于先进的相变存储技术研发神经元计算器件已成为业界研发焦点。

  西安交通大学材料学院金属材料强度国家重点实验室微纳中心张伟教授,与深圳大学饶峰教授、美国约翰霍普金斯大学马恩教授通力合作,研究出了多层薄膜磁控溅射沉积技术,实现了高质量相变异质结的制备,该相变异质结可有效抑制玻璃态相变材料结构弛豫以及反复相变过程中的组分偏析,将相变存储器件数据态的阻值波动和漂移降低到前所未有的水平。相变异质结器件在迭代擦除操作时可实现9个稳定的多态存储,并在累积写入操作时器件电导呈现高一致性。

  该论文的第一作者是丁科元博士、王疆靖博士、硕士生周宇星、田鹤教授,合作者包括路璐博士、贾春林教授、kj02开奖直播!Riccardo Mazzarello教授,第一作者单位为深圳大学,第一通讯作者单位为西安交通大学,其他合作单位还包括榆林学院和中科院上海微系统与信息技术研究所。

  西安交大在研发上实力雄厚,不仅有出色的出色的研究员,而且还有国家重点实验室的支持,相信西安交大能取得更多的成绩,我们拭目以待。

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