基于实质蕴涵逻辑的忆阻运算阵列设计及功能实现研究

发布时间：2022-02-21 10:13

　　忆阻器作为一种新型的非易失性信息器件,被认为是第四种基本电路元件。因其非易失性的电阻转变特性,且具有高速、低功耗、擦写次数高、易集成、与CMOS工艺兼容等优点,忆阻器已成为下一代存储器的潜力候选。近几年,研究人员又提出了基于忆阻器的非易失逻辑运算方案,全新的状态逻辑颠覆了传统CMOS电路电平逻辑的思路,实现了存储与计算融合,突破了传统冯·诺依曼瓶颈问题,使得忆阻器有望成为未来信息处理架构的核心基础器件。本文在基于忆阻器的逻辑电路研究背景下,以最早惠普公司实现的忆阻实质蕴涵（IMP）逻辑作为基本逻辑算法,在忆阻阵列中研究传统的字线IMP电路结构及实现方式的同时,探索并提出了阵列中另一种IMP——位线IMP电路结构及其实现方式,设计出能够融合两种IMP逻辑操作的新型忆阻运算阵列,并提出阵列中的“直线型”逻辑运算模式和“折线型”逻辑运算模式。在这个忆阻运算阵列中,可实现数据的写入、读取、计算与存储一体化功能。随后,采用2×2 Ti/HfO₂/W忆阻阵列及HSPICE忆阻仿真模型,在阵列中设计并实现了由字线IMP和位线IMP逻辑配合完成的“与非”逻辑、数据传输、“同或”逻... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 忆阻器简介
    1.3 忆阻逻辑的发展现状
    1.4 本课题研究意义及主要研究内容
2 基于实质蕴涵逻辑的忆阻运算阵列设计
    2.1 实质蕴涵逻辑简介
    2.2 实质蕴涵逻辑的两种实现方式
    2.3 基于实质蕴涵逻辑的忆阻运算阵列设计
    2.4 阵列中两种逻辑运算模式
    2.5 本章小结
3 基于实质蕴涵逻辑的忆阻运算阵列逻辑功能实现
    3.1 实测HfO_2忆阻阵列单元特性及参数设定
    3.2 阵列中基本布尔逻辑功能的实现
    3.3 一位全加器设计
    3.4 本章小结
4 忆阻运算阵列中的漏电流问题研究
    4.1 漏电流引起的误操作
    4.2 漏电流问题解决方案研究
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间学术成果



本文编号：3637045