北京大学集成电路学院杨玉超教授团队提出一种基于动力学转换过程的界面型易失性忆阻器,并在电路层面提出新型突触电路,成功模拟了突触疲劳动力学,包括短期可塑性(STP)和疲劳脉冲时序依赖可塑性(Fatigue STDP),两篇论文均发表于《自然·电子学》(Nature Electronics)。
突触疲劳是生物体节约能量、适应环境的重要机制:当神经元持续高频工作时,突触传递效率会自发衰减,形成疲劳状态。这种“降频节能”机制此前尚无忆阻器能够直接模拟。新器件利用界面型易失性忆阻器独特的动力学转换过程,在器件层面实现了对疲劳现象的直接模拟。
实验数据显示,该界面型易失性忆阻器展现出优异的综合性能:开关耐久性超过2×10⁸次、开关速度达60纳秒、功耗低至皮焦级,且能够与CMOS工艺高度兼容,有利于大规模集成。
在双声道声音分离任务中,采用该突触电路的储备池计算系统准确率达93.7%,是目前报道的最高水平,展示了类脑器件在神经形态信号处理中的巨大潜力。