神经形态器件中具有多个铁电场效应晶体管的突触阵列制造技术

技术编号:19749011 阅读:93 留言:0更新日期:2018-12-12 05:22
提供一种具有突触阵列的神经形态器件。神经形态器件的突触阵列可以包括输入神经元、输出神经元和突触。突触可以包括多个彼此并联地电连接的铁电场效应晶体管。

【技术实现步骤摘要】
神经形态器件中具有多个铁电场效应晶体管的突触阵列相关申请的交叉引用本专利申请要求2017年6月5日提交的申请号为10-2017-0069563的韩国专利申请的优先权,其通过引用整体合并于此。
本公开涉及一种神经形态器件以及神经形态器件中具有铁电场效应晶体管的突触阵列。
技术介绍
近来,神经形态
中使用模拟人类大脑的芯片的设备已经受到很多关注。基于神经形态技术的神经形态器件包括多个突触前神经元、多个突触后神经元和多个突触。神经形态器件根据神经形态器件的学习状态而输出具有不同的电平、振幅和/或次数的脉冲或尖峰。
技术实现思路
本公开的实施例包括一种神经形态器件的突触阵列,该突触阵列包括具有铁电场效应晶体管的突触。本公开的其他实施例包括一种神经形态器件的突触阵列,该突触阵列具有使用铁电场效应晶体管的高集成度。本公开的另外的实施例包括一种神经形态器件的突触阵列,该突触阵列使用铁电场效应晶体管执行兴奋性突触操作和抑制性突触操作。根据本公开的一个实施例,一种神经形态器件的突触阵列可以包括输入神经元、输出神经元和突触。突触可以包括多个彼此并联地电连接的铁电场效应晶体管。根据本公开的一个实施例,一种神经形态器件的突触阵列可以包括第一输入神经元、第二输入神经元、输出神经元和突触。突触可以包括多个彼此并联地电连接的铁电场效应晶体管对。多个铁电场效应晶体管对中的每一对可以包括第一铁电场效应晶体管和第二铁电场效应晶体管。第一铁电场效应晶体管和第二铁电场效应晶体管可以彼此串联地电连接。根据本公开的一个实施例,一种神经形态器件的突触阵列可以包括输入神经元、输出神经元、多个栅控控制器以及突触。突触可以包括铁电场效应晶体管,该铁电场效应晶体管具有公共栅极绝缘层、公共浮栅电极、多个单独的铁电薄膜和多个单独的控制栅电极。附图说明图1A是示意性地示出根据本公开的一个实施例的神经形态器件的突触阵列的示图。图1B是示出根据本公开的一个实施例的突触的示图。图1C是示意性地示出图1A中所示的神经形态器件的突触阵列的布局图。图1D示意性地示出沿着图1C中的线I-I′截取的根据本公开的一个实施例的神经形态器件的突触阵列的纵向截面图。图2A是示意性地示出根据本公开的一个实施例的神经形态器件的突触阵列的示图,以及图2B是示出根据本专利技术的一个实施例的突触的示图。图2C是示意性地示出图2A中所示的突触阵列的布局图。图2D和图2E是示意性地示出沿图2C中的线II-II′截取的纵向截面图。图2F和图2G是沿图2C中的线III-III′截取的截面图。图3A是示意性地示出根据本公开的一个实施例的突触阵列的示图。图3B是示出根据本公开的一个实施例的突触的示图。图3C是示出根据本公开的一个实施例的突触的一对突触晶体管的突触操作的示意图。图3D是示意性地示出图3A中所示的突触阵列的布局图。图3E和图3F示意性地示出沿着图3D中的线IV-IV′截取的根据本公开的实施例的突触阵列的纵向截面图。图4A是示意性地示出根据本公开的一个实施例的突触阵列的示图。图4B是示出根据本公开的一个实施例的突触的示意图。图5是示意性地示出根据本公开的一个实施例的模式识别系统的示图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述各种实施例。然而,本公开的实施例可以具有不同的形式,并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。相反,提供这些实施例,使得本公开将是彻底的和完整的,并将权利要求的范围充分地传达给本领域的技术人员。贯穿整个说明书,相同的附图标记指代相同的元件。因此,尽管在对应的附图中没有提及或描述相同或类似的附图标记,但该附图标记可以参照其他附图来描述。此外,虽然元件不以附图标记来表示,但元件可以参照其他附图来描述。图1A是示意性地示出根据本公开的一个实施例的神经形态器件的突触阵列的示图,以及图1B是示出根据本公开的一个实施例的突触的示图。参考图1A和图1B,根据本公开的一个实施例的神经形态器件的突触阵列100a可以包括多个输入神经元10、多个输出神经元20、多个栅控控制器40以及多个突触30a。突触30a中的每个突触可以包括晶体管,该晶体管具有公共浮栅电极Gf、多个单独的铁电薄膜Ff1至Ffn以及多个控制栅电极Gc1到Gcn。输入神经元10可以经由输入神经元线11电连接到突触30a的漏电极D以向突触30a提供第一参考电压。例如,第一参考电压可以是电源电压。在本公开的一个实施例中,输入神经元10可以包括突触前神经元。即,输入神经元10可以向突触30a提供电压或电流。在本公开的另一个实施例中,输入神经元10可以向突触30a提供脉冲形状的电信号。输出神经元20可以经由输出神经元线21电连接到突触30a的源电极S以向突触30a提供第二参考电压。例如,第二参考电压可以是接地电压。在本专利技术的一个实施例中,输出神经元20可以包括突触后神经元。可以从突触30a提供电压或电流至输出神经元20。因此,输出神经元20可以接收和输出突触30a的突触权重。在本公开的另一个实施例中,输出神经元20可以向突触30a提供电压或电流。再次参考图1B,多个栅控控制器40可以经由多个栅控控制线41分别电连接到突触30a的多个控制栅电极Gc1至Gcn。栅控控制器40可以部分地和独立地导通或关断突触30a中的晶体管。在读出模式中,例如,多个栅控控制器40可以同时向多个控制栅电极Gc1至Gcn提供相同的电压,例如,读取电压Vrd。突触30a可以根据铁电薄膜Ff1至Ffn的剩余极化而具有不同的极化电压Vp。即,突触30a可以部分或整体地具有不同的突触权重电平。公共浮栅电极Gf可以根据铁电薄膜Ff1至Ffn的不同的极化电压Vp来影响突触30a的电导率或电阻值。例如,铁电薄膜Ff1至Ffn的极化电压Vp可以彼此不同。公共浮栅电极Gf可以通过对铁电薄膜Ff1至Ffn的极化电压Vp求平均或求和来调节突触30a的沟道。即,根据本公开的一个实施例的突触阵列100a的突触30a可以经由多个分离的单独的铁电薄膜Ff1至Ffn而对突触权重具有不同的贡献,并且也能够输出经由公共浮栅电极(Gf)求平均或求和的总突触权重(例如,电流)。图1C是示意性地示出图1A中所示的神经形态器件的突触阵列的布局图。参考图1C,根据本公开的一个实施例的神经形态器件的突触阵列100a可以具有多个有源区Act、多个栅极线GL1至GLn、多个输入神经元介层插塞(viaplug)10V、多个输出神经元介层插塞20V以及多个栅控介层插塞40V。多个有源区Act可以在第一方向上彼此平行地延伸。多个栅极线GL1至GLn可以在第二方向上延伸。多个输入神经元介层插塞10V可以设置在多个有源区Act的漏极区D上。多个输出神经元介层插塞20V可以设置在多个有源区Act的源极区S上。多个栅控介层插塞40V可以设置在多个栅极线GL1至GLn的端部上。第一方向与第二方向可以是互相垂直的。即,多个有源区Act与多个栅极线GL1至GLn可以在互相垂直的方向上延伸。在一个示例中,多个栅极线GL1至GLn可以对应于图1A或图1B中所示的多个控制栅电极Gc1至Gcn或多个栅控控制线41。图1D示意性地示出沿着图1C中的线I-I′截取的根据本公开的一个实施例的神经形态器件的突触阵列的纵向截面图。参考图1D,根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种神经形态器件的突触阵列,包括:输入神经元;输出神经元;以及突触;其中,突触包括多个彼此并联地电连接的铁电场效应晶体管。

【技术特征摘要】
2017.06.05 KR 10-2017-00695631.一种神经形态器件的突触阵列,包括:输入神经元;输出神经元;以及突触;其中,突触包括多个彼此并联地电连接的铁电场效应晶体管。2.根据权利要求1所述的神经形态器件的突触阵列,其中,所述多个铁电场效应晶体管中的每一个包括栅极绝缘层、铁电薄膜和栅电极。3.根据权利要求2所述的神经形态器件的突触阵列,其中,铁电薄膜和栅电极是在相同方向上延伸的线形状。4.根据权利要求2所述的神经形态器件的突触阵列,其中,铁电薄膜和栅电极是在互相垂直的方向上延伸的线形状。5.根据权利要求2所述的神经形态器件的突触阵列,其中,栅极绝缘层和铁电薄膜具有板形状;以及其中,栅电极具有线形状。6.根据权利要求1所述的神经形态器件的突触阵列,其中,所述多个铁电场效应晶体管中的每一个包括与输入神经元电连接的漏电极。7.根据权利要求1所述的神经形态器件的突触阵列,其中,所述多个铁电场效应晶体管中的每一个包括与输出神经元电连接的源电极。8.根据权利要求1所述的神经形态器件的突触阵列,其中,所述多个铁电场效应晶体管中的每一个包括栅电极;以及其中,多个栅电极与多个栅控控制器电连接。9.一种神经形态器件的突触阵列,包括:第一输入神经元;第二输入神经元;输出神经元;以及突触;其中,突触包括多个彼此并联地电连接的铁电场效应晶体管对;其中,所述多个铁电场效应晶体管对中的每一对包括第一铁电场效应晶体管和第二铁电场效应晶体管;以及其中,第一铁电场效应晶体管和第二铁电场效应晶体管彼此串联地电连接。10.根据权利要求9所述的神经形态器件的突触阵列,其中,第一铁电场效应晶体管包括与第一输入神经元电连接的漏电极。11.根据权利要求10所述的神经形态器件的突触...

【专利技术属性】
技术研发人员:李炯东
申请(专利权)人:爱思开海力士有限公司
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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