面向类脑计算的低电压忆阻器研究进展

贡以纯，明建宇，吴思齐，仪明东，解令海，黄维，凌海峰 (南京邮电大学材料科学与工程学院, 有机电子与信息显示国家重点实验室)

摘要：忆阻器是非易失性存储器和神经形态计算的优秀候选者. 电压调制作为其关键性能策略, 是获得纳瓦超低功耗、飞焦超低能耗工作的基础, 有助于打破功耗墙、突破后摩尔时代算力瓶颈. 然而基于高密度集成忆阻器阵列的类脑计算架构还需重点考虑开/关比、高速响应、保留时间和耐久性等器件稳定性参数. 因此如何在低电场下实现离子/电子的高效、稳定驱动, 构筑电压低于1 V 的低电压、高性能忆阻器成为了当前实现类脑计算能效系统的关键问题. 本文综述了近年来面向类脑计算的低电压忆阻器的研究进展. 首先, 探讨了低电压忆阻器的机制, 包括电化学金属化机制和价态变化机制. 在此基础上, 系统总结了各材料体系在低电压忆阻器中的优势, 涵盖了过渡金属氧化物、二维材料和有机材料等. 进一步围绕材料工程、掺杂工程、界面工程提出了相应的低电压忆阻器实现策略, 最后, 展望了基于低电压忆阻器的类脑功能模拟及神经形态计算应用, 并对现存问题和未来研究方向进行了讨论.

关键词：忆阻器, 低电压, 类脑计算