使用纳米级侧接触场效应二极管技术的超低功耗整合发放神经元电路设计与性能分析
硬件体系结构
2024-12-18 v1
摘要
提升神经形态计算系统的功耗效率和性能对于下一代人工智能应用至关重要。我们提出了纳米级侧接触场效应二极管 (S-FED)，这是一种显著降低功耗并提高电路速度的新颖解决方案，有助于高效的神经元电路设计。我们创新的整合发放 (IF) 神经元模型展现出卓越的性能指标：44 nW 功耗（比当前设计低 85%），每个脉冲 0.964 fJ 能量（比 SOTA 提升 36%），以及 20 MHz 脉冲频率。该架构在工艺-电压-温度 (PVT) 变化中表现出稳健的稳定性，在沟道长度从 7.5nm 到 15nm、电源电压从 0.8V 到 1.2V、温度从 -40{\deg}C 到 120{\deg}C 的条件下，保持一致的性能，脉冲幅度变化小于 7%。该模型具有从 0.8V 到 1.4V 的可调阈值，并在 0.5 ns 到 2 ns 的输入脉冲脉宽下可靠运行。神经形态硬件领域的这一重大进展为更高效的类脑计算系统铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2412.12443,
title = {Design and Performance Analysis of an Ultra-Low Power Integrate-and-Fire Neuron Circuit Using Nanoscale Side-contacted Field Effect Diode Technology},
author = {Seyedmohamadjavad Motaman and Sarah Sharif and Yaser Banad},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.12443},
year = {2024}
}
备注
10 Figures, 2 Tables