碳纳米管突触晶体管存储器

高速并行卷积

突触晶体管的开关比、记忆窗口和响应速度俱佳，还能实现工业级均匀性。

Lekai, Song · Zihan, Liang · Wen, Yingyi · Yang, Liu · Wang, Shengbo · 陈晓龙 · 马腾 · 高硕 · Hu, Guouhua

Advanced Materials 2024

参数信息

开关比

10^5

记忆窗口

12 V

响应延迟

10 ns

记忆窗口变化

1.8 %

图像处理速度

1 M bit/s

技术优势

开关比足够大

超过 10^5 的开关比使存储状态可以明确区分，支持稳定的多级电导。

响应速度极快

响应延迟低至数十纳秒，可实现高速数据处理。

均匀性可量产

128 个器件上记忆窗口变化仅 1.8%，表明制造工艺可扩展至工业规模。

支持并行卷积

利用该存储器设计了硬件卷积核，演示了每输入通道 1 M bit/s 的图像处理。

应用场景

• 高速神经形态计算：利用数十纳秒的响应延迟实现高速脉冲神经网络推理。
• 存算一体架构：在存储阵列内直接完成卷积运算，避免数据搬运。
• 神经网络加速器：作为硬件卷积核加速神经网络推理，缓解算力瓶颈。
• AI 视觉处理：以每通道 1 M bit/s 的速度并行处理图像，支持自动驾驶视频分析。