用于脉冲神经形态系统的低功耗（1T1N）斯格明子突触
应用物理
2018-11-07 v1 计算物理
摘要
在这项工作中，我们提出了一种基于磁斯格明子利用自旋极化电流脉冲运动的“1 晶体管 1 纳米轨道”（1T1N）突触。所提出的突触位元具有 4 个端极，且脉冲传输路径与编程路径完全解耦。通过仔细调谐编程参数，我们确保了所提出斯格明子突触中的多级非易失电导演化。借助微磁模拟，我们详细研究了编程条件（电流密度、脉冲宽度）对突触性能参数（如电导级数与每次转换能量）的影响。所选编程参数经后续全部分析产生了一个具有 7 个离散电导态、每次电导态转换事件耗散 1.2 fJ 的突触。利用双向电导调制，1T1N 突触能够根据生物脉冲时序依赖可塑性（STDP）规则的简化变体进行长时程增强（LTP）与抑制（LTD）。我们给出了亚阈值 CMOS 脉冲生成电路，其与已知的亚阈值积分电路耦合后，产生定制的预、后神经元脉冲形状，用以实现基于所提 1T1N 突触位元的无监督学习，并消耗约 0.25 pJ/事件。一个融入 1T1N 突触特性的脉冲神经网络（SNN）针对两项独立应用进行了模拟：从含噪视频流中提取图案以及 MNIST 分类。
引用
@article{arxiv.1811.02343,
title = {Low-Power (1T1N) Skyrmionic Synapses for Spiking Neuromorphic Systems},
author = {Tinish Bhattacharya and Sai Li and Yangqi Huang and Wang Kang and Weisheng Zhao and Manan Suri},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.02343},
year = {2018}
}
备注
10 pages