使用电压控制磁各向异性畴壁逻辑的并行矩阵乘法
介观与纳米尺度物理
2023-04-18 v2 无序系统与神经网络
摘要
畴壁-磁隧道结（DW-MTJ）是一种多功能器件，可同时存储数据并执行计算。这些三端器件因其非易失性、低能耗运行与抗辐射性而在数字逻辑中颇具前景。在此，我们为 DW-MTJ 逻辑门引入电压控制磁各向异性（VCMA）以增强在现实工艺偏差下逻辑级联的可靠性。VCMA 产生势阱，允许畴壁的可靠且可重复定位。DW-MTJ 逻辑门支持不同扇出，可在不影响面积的情况下实现单器件多输入与多输出。我们模拟了具有 4 位与 8 位精度的 DW-MTJ 乘加（MAC）单元 systolic 阵列，其利用 DW-MTJ 逻辑门的非易失性实现细粒度流水线与高并行性。DW-MTJ systolic 阵列提供与最先进 CMOS systolic 阵列相当的吞吐量与效率，同时具备抗辐射性。这些结果提升了使用基于畴壁处理器的可行性，尤其适用于太空等极端环境应用。
引用
@article{arxiv.2301.11382,
title = {Parallel Matrix Multiplication Using Voltage Controlled Magnetic Anisotropy Domain Wall Logic},
author = {Nicholas Zogbi and Samuel Liu and Christopher H. Bennett and Sapan Agarwal and Matthew J. Marinella and Jean Anne C. Incorvia and T. Patrick Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.11382},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 8 figures (main paper) + 4 pages, 5 figures (supplementary information)