基於二硫化鉬的銅導電橋式交叉點電阻切換記憶體利用鈦/鉬界面工程的神經型態分析運用在人工智慧上(I)

理想中具人類智能的機器使我們能夠探索人工智慧（AI），為將來失能/正常的人們的日常生活提供便利。新興的電阻式交叉點記憶體裝置的問世引起了研究人員對基於硬體方式的神經形態應用的關注。在人工神經網路的幫助下，人工智慧都已深入各個方面的應用，例如語音識別，影像處理，義肢及大腦模擬等。早期基於互補金屬氧化物半導體（CMOS）的神經元和突觸已被用於製造基於硬體的人工神經網絡，並用於影像處理和模式識別。 　　CBRAM和其它的電阻式記憶體具有電導調變性和非揮發性的獨特性質，這對於仿生物突觸中的學習和記憶是不可少的。另一方面，則是由於它們具有易於製造、尺寸小、可高速運作、功耗低、數據保存長久等優點。這些功能對於建立低功耗和高速突觸點至為重要。我們選用基於銅/二硫化鉬的CBRAM作為突觸使用。選擇二硫化鉬作為開關材料是因為它是二維的材料，除了具有一些獨特的電學性質，並且具有熱和化學穩定性，因此這對於未來的奈米電子裝置製造是具有前景的。　　我們對基於銅/二硫化鉬的憶阻裝置的研究，揭示了該裝置可以作為突觸來操作。而這種結構從未被用於記憶體和突觸應用。我們想要製造基於銅/(鈦/鉬)/二硫化鉬/氮化鈦的交叉點突觸運用於影像處理。這裡我們以鈦或鉬作為緩衝層來控制銅的遷移以增加突觸的電導調變狀態。然後，建立一個隨機權重變化（RWC）學習規則，並將64×64交叉點與外部神經元芯片和RWC硬體電路整合在一起。在此系統的幫助下可以用做影像處理和模式識別。以下是未來三年的工作時間表。第一年：1.銅/緩衝層/二硫化鉬/W，具有5至10μm條寬的單交叉點存儲器製造。2.驗證評估符合小於100μA及SET / RESET電壓為1 V / -0.2 V的單交叉點，其壽命為1010次，速度為100 ns，耐溫85°C，並且儲存時間為10年，並評估裝置的故障率。3.透過測量I-V切換、LTP、LTD、STDP和狀態保留，驗證評估突觸9×9交叉點記憶突觸。4.製做64×64交叉點，並優化緩衝層厚度和幾何形狀。第二年：1.用銅/(鈦/鉬)/二硫化鉬/W結構驗證評估64×64交叉點與晶體或解碼器的集成。2.驗證評估交叉點陣列的突觸利用測試裝置的電導率調變、LTP、LTD、STDP和電導率狀態的保留特性。第三年： 驗證評估完整功能的64×64憶阻陣列用於影像處理和模式識別。

系統編號:PB10708-1560
原計畫編號:MOST107-2221-E182-041