一种大规模集成神经网络系统及其权重控制方法技术方案

本发明专利技术属于相变存储器领域，具体涉及一种大规模集成神经网络系统及其突触权重控制方法，系统包括多个类超晶格相变突触；类超晶格相变突触包括：相变材料功能层，以及设置于该相变材料功能层上下两侧面上的上层电极和下层电极，其中相变材料功能层为由两种相变材料层层叠式交替生长得到；当向突触施加电脉冲操作时，相变材料功能层渐变到不同的多晶态或非晶态，对应得到多个电导值，每个电导值作为所述突触的一个权重值。本发明专利技术在神经网络中引入类超晶格相变突触，其类超晶格交替生长的结构具有低功耗以及在擦除操作过程中具有渐变特性的良好性能，极大提高了突触器件的性能，进而可以很好的应用在神经网络中。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模集成神经网络系统及其权重控制方法
本专利技术属于相变存储器领域，更具体地，涉及一种大规模集成神经网络系统及其权重控制方法。
技术介绍
对于使用相变存储材料而制备成的相变存储器，例如硫属化合物或者类似的材料，可以通过对其施加适用于集成电路的流量水平的电流，来使相变材料在结晶相和非晶相之间进行转换。其中非晶相的特性是具有比结晶相还高的电阻值，可被稳定的读取来表征信息，而这特性已经使业界对于采用可写入的相变电阻材料来制备非易失性存储器电路产生兴趣。相变存储器的原理是：相变材料在电信号的作用下，在结晶相和非晶相之间发生可逆转变，相应的，电阻可以在低阻和高阻之间发生可逆变化，从而可以用于信息1和0的存储。相变存储器的读、写、擦除操作就是在单元上施加宽度和高度不同的电压或者电流脉冲：擦除操作，即RESET，是指给相变单元施加一个宽度窄、高度高的脉冲信号，使相变材料的温度升高到熔化温度以上后，再经过快速冷却从而实现相变材料多晶态到非晶态的转换，即“1”到“0”态的转换；写操作，即SET，是指给相变单元施加一个宽度宽、高度较低的脉冲信号，使相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大规模集成神经网络系统，其特征在于，包括多个类超晶格相变突触；/n其中，所述类超晶格相变突触包括：相变材料功能层，以及设置于该相变材料功能层上下两侧面上的上层电极和下层电极，其中所述相变材料功能层为由两种相变材料层层叠式交替生长得到；当向所述突触施加电脉冲操作时，所述相变材料功能层渐变到不同的多晶态或非晶态，对应得到多个电导值，每个电导值作为所述突触的一个权重值。/n

【技术特征摘要】
1.一种大规模集成神经网络系统，其特征在于，包括多个类超晶格相变突触；
其中，所述类超晶格相变突触包括：相变材料功能层，以及设置于该相变材料功能层上下两侧面上的上层电极和下层电极，其中所述相变材料功能层为由两种相变材料层层叠式交替生长得到；当向所述突触施加电脉冲操作时，所述相变材料功能层渐变到不同的多晶态或非晶态，对应得到多个电导值，每个电导值作为所述突触的一个权重值。


2.根据权利要求1所述的一种大规模集成神经网络系统，其特征在于，所述电脉冲操作为：连续多次固定幅值、固定宽度的电压脉冲累加操作；或者，幅值阶梯升高、固定宽度的第二电压脉冲操作。


3.根据权利要求1或2所述的一种大规模集成神经网络系统，其特征在于，所述突触还包括设置于所述上层电极和所述下层电极中间的中部开孔的电热绝缘层；所述相变材料功能层位于所述电热绝缘层中部的孔中，且所述相变材料功能层中的两种相变材料层为GeTe相变薄膜材料层和Sb2Te3相变薄膜材料层；
其中，所述上层电极和所述下层电极的厚度均为100nm，所述电热绝缘层的厚度为100nm，所述孔的孔径为250nm，Sb2Te3相变薄膜材料层的厚度为2nm，所述GeTe相变薄膜材料层的厚度为4nm。


4.一种如权利要求1至3任一项所述的大规模集成神经网络系统的权重控制方法，其特征在于，分别对所述大规模集成神经网络系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：童浩，王伦，胡庆，周凌珺，缪向水，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42