納米憶阻器與神經形態計算

譯者序
前言
致謝


作者簡介



第1章導論1
1.1發現1
1.2憶阻器2
1.2.1定義2
1.2.2理想憶阻器的直流回應4
1.2.3理想憶阻器的交流回應4
1.2.4理想憶阻器的交流回應：更高的頻率5
1.2.5進一步觀察6
1.2.6小結8
1.3憶阻器件和系統8
1.3.1定義8
1.3.2電阻開關機制9
1.3.3離子傳輸10
1.3.4導電絲的形成11
1.3.5相變轉換12
1.3.6諧振隧穿二極體14
1.3.7磁阻式記憶體、納米粒子和多態器件15
1.4神經形態計算17
1.4.1憶阻突觸18
1.4.2憶阻神經元18
1.4.3憶阻神經網路19
1.5本章總結22
致謝22
參考文獻23

第2章交叉陣列存儲類比和性能評估27
2.1引言27
2.1.1動機27
2.1.2其他記憶體28
2.1.3非晶矽交叉陣列存儲單元29
2.2結構30
2.2.1交叉陣列模型32
2.3寫入策略和電路實現35
2.4讀取策略和電路實現37
2.5存儲架構40
2.6功耗45
2.6.1功耗估計45
2.6.2靜態功率分析建模48
2.7雜訊分析51
2.8面積開銷53
2.8.1基於庫的系統設計60
2.9技術比較62
參考文獻62

第3章基於憶阻器的數位記憶體65
3.1引言65
3.2憶阻記憶體的自我調整讀寫66
3.3模擬結果68
3.3.1高狀態模擬68
3.3.2背景電阻掃描69
3.3.3最小阻值掃描71
3.3.4二極體洩漏電流71
3.3.5功率建模72
3.4自我調整方法的結果與討論75
3.5本章總結77
參考文獻77

第4章多級存儲架構79
4.1引言79
4.2多狀態存儲架構81
4.2.1架構81
4.2.2讀/寫電路82
4.2.3陣列電壓偏置方案83
4.2.4讀/寫操作流程84
4.2.5狀態由來84
4.3讀/寫操作86
4.3.1讀/寫模擬86
4.3.2讀取相鄰單元的干擾88
4.4變化的影響90
4.4.1程式設計電壓的變化90
4.4.2串聯電阻的變化91
4.4.3減少影響的讀取方案91
4.4.4陣列寫入後的電阻分佈93
4.5本章總結94
參考文獻94

第5章搭建憶阻器的神經形態組件98
5.1引言98
5.2使用憶阻器實現神經形態功能99
5.2.1側抑制99
5.2.2返回抑制100
5.2.3重合檢測100
5.3CMOS憶阻器神經形態晶片103
5.3.1模擬示例:位置檢測器103
5.3.2數字示例：多功能晶片架構107
5.4本章總結110
參考文獻111

第6章基於憶阻器的值反覆運算114
6.1引言114
6.2Q學習和憶阻器建模115
6.3迷宮搜索應用116
6.3.1介紹116
6.3.2硬體架構117
6.3.3Q學習的硬體連接119
6.4結果與討論120
6.5本章總結121
參考文獻121

第7章基於隧道的細胞非線性網路結構在影像處理中的應用123
7.1引言123
7.2CNN工作原理124
7.2.1基於Chua和Yang模型的CNN124
7.2.2基於RTD模型的CNN方程125
7.2.3不同CNN模型之間的比較126
7.3電路分析127
7.3.1穩定性128
7.3.2建立時間128
7.4模擬結果131
7.5本章總結133
參考文獻134

第8章多峰諧振隧穿二極體的彩色影像處理136
8.1引言136
8.2基於多峰諧振隧穿二極體的彩色影像處理器138
8.3顏色表示方法140
8.4顏色量化141
8.4.1實現和結果141
8.4.2建立時間分析143
8.4.3能耗分析143
8.5光滑函數144
8.5.1運行與結果144
8.5.2穩定時間145
8.5.3能耗分析145
8.6顏色提取146
8.7與數位信號處理晶片的比較149
8.8穩定性150
8.9本章總結151
參考文獻152

第9章基於諧振隧穿二極體陣列的速度調諧濾波器設計154
9.1引言154
9.2基於RTD的速度調諧濾波器陣列155
9.2.1傳統速度調諧濾波器155
9.2.2諧振隧穿二極體156
9.2.3速度調諧濾波器158
9.3系統分析162
9.3.1速度調諧濾波器的時延分析162
9.3.2速度調諧濾波器的功耗分析163
9.3.3速度調諧濾波器的穩定性166
參考文獻168

第10章基於量子點和可變電阻器件的可程式設計人工視網膜影像處理169
10.1引言169
10.2CNN結構170
10.2.1諧振隧穿二極體模型與偏置170
10.2.2單元結構171
10.3程式設計可變電阻連接172
10.4分析建模175
10.4.1邊緣檢測175
10.4.2線條檢測177
10.5模擬結果178
10.5.1邊緣檢測178
10.5.2線條檢測181
10.6本章總結181
參考文獻181

第11章基於憶阻器的非線性細胞/神經網路:設計、分析及應用183
11.1引言183
11.2憶阻器基礎184
11.3基於憶阻