上海技物所在紅外感存算一體神經(jīng)形態(tài)光電器件研究方面獲進展

7月20日，中國科學院上海技術物理研究所紅外科學與技術重點實驗室胡偉達、苗金水團隊，在國際上首次提出了基于離子-電子耦合效應的感存算一體神經(jīng)形態(tài)光電器件，通過模擬人類視覺感知方式，解決紅外感知系統(tǒng)分立式架構帶來的高延遲和高功耗問題，為大規(guī)模硬件集成以及神經(jīng)形態(tài)視覺應用提供了可能。相關研究成果以Reconfigurable, non-volatile neuromorphic photovoltaics為題，在線發(fā)表在《自然-納米技術》（Nature Nanotechnology）期刊上。

當前，紅外感知系統(tǒng)使用獨立的傳感、計算和存儲單元來處理傳感終端中產(chǎn)生的海量視覺數(shù)據(jù)。冗余數(shù)據(jù)在傳感器、計算器和存儲器組成的分立式架構系統(tǒng)內(nèi)頻繁傳輸會導致高延遲和高功耗。

因此，亟需研制能夠實現(xiàn)集傳感、計算和存儲功能于一體的感存算一體新型光電器件。

人類視覺系統(tǒng)具有強大的視覺感知和信息處理能力，主要歸功于視網(wǎng)膜對視覺信息的預處理以及大腦神經(jīng)網(wǎng)絡擁有高度并行計算和存儲的功能。

近年來，以此為啟發(fā)，國內(nèi)外科學家在傳感器內(nèi)計算以及感存算一體器件研制等方面相繼開展了深入研究。

本研究通過在二端結構背靠背光伏探測器中引入硫空位，利用脈沖電壓調(diào)控硫空位的空間分布，影響器件的空間電勢。

開爾文探針力顯微鏡和波譜儀表征結果顯示，硫空位的空間分布對金屬/半導體界面肖特基勢壘的調(diào)節(jié)作用，實現(xiàn)了零偏下11個正/負光響應態(tài)的非易失可重構。

本研究構筑了光響應率可重構的感存算一體器件，實現(xiàn)了神經(jīng)形態(tài)硬件邁向大規(guī)模和多維度的關鍵技術突破。

a、二端結構感存算器件，b、電場作用下的硫空位遷移，c、神經(jīng)網(wǎng)絡“人”的目標位置檢測

審核編輯：劉清