清华大学研制出全球首颗支持片上学习忆阻器存算一体芯片

清华大学研制出全球首颗支持片上学习忆阻器存算一体芯片当前国际上的相关研究主要集中在忆阻器阵列层面的学习功能演示，然而实现全系统集成的、支持高效片上学习的忆阻器芯片仍面临较大挑战，至今尚未实现，主要在于传统的反向传播训练算法所要求的高精度权重更新方式与忆阻器实际特性的适配性较差。据了解，面向传统存算分离架构制约算力提升的重大挑战，吴华强、高滨创造性提出适配忆阻器存算一体，实现高效片上学习的新型通用算法和架构（STELLAR），有效实现大规模模拟型忆阻器阵列与CMOS的单片三维集成，通过算法、架构、集成方式的全流程协同创新，研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习的忆阻器存算一体芯片。该芯片包含支持完整片上学习所必需的全部电路模块，成功完成图像分类、语音识别和控制任务等多种片上增量学习功能验证，展示出高适应性、高能效、高通用性、高准确率等特点，有效强化智能设备在实际应用场景下的学习适应能力。相同任务下，该芯片实现片上学习的能耗仅为先进工艺下专用集成电路（ASIC）系统的3%，展现出卓越的能效优势，极具满足人工智能时代高算力需求的应用潜力，为突破冯·诺依曼传统计算架构下的能效瓶颈提供了一种创新发展路径。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389045.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389045.htm

压力下的原子：研究人员看到超高效计算内存的曙光

压力下的原子：研究人员看到超高效计算内存的曙光艺术家绘制的二维材料效果图，这种材料经过战略应变，处于两种不同的晶相之间。罗切斯特大学助理教授斯蒂芬-吴（StephenWu）正在利用这种材料制造混合相变忆阻器，以提供快速、低功耗和高密度的计算存储器。图片来源：罗切斯特大学插图/MichaelOsadciw混合电阻开关这种方法是由电子与计算机工程和物理学助理教授StephenM.Wu的实验室开发的，它结合了现有的两种用于存储器的电阻开关形式：忆阻器和相变材料的最佳品质。与当今最普遍的存储器形式（包括动态随机存取存储器（DRAM）和闪存）相比，这两种形式都具有优势，但也有缺点。吴说，忆阻器的工作原理是在两个电极之间的细丝上施加电压，与其他形式的存储器相比，它往往缺乏可靠性。同时，相变材料需要选择性地将一种材料熔化成非晶态或结晶态，需要消耗过多的电能。存储器技术的突破研究人员们把忆阻器和相变器件的理念结合在一起，超越了这两种器件的局限性。"我们正在制造一种双端忆阻器装置，它能将一种晶体驱动到另一种晶体相位。这两种晶体相具有不同的电阻，然后你可以将其存储为存储器。"吴介绍说。关键在于利用二维材料，这种材料可以被拉伸到在两种不同晶相之间的临界部位，并且可以用相对较小的力量向任一方向推移。工程与合作吴说："我们的工程设计本质上只是在一个方向上拉伸材料，在另一个方向上压缩材料。通过这样做，性能可以提高几个数量级。在我看来，这种材料最终可以作为一种超快、超高效的内存形式应用于家用电脑。这可能会对整个计算产生重大影响。"吴和他的研究生团队开展了实验工作，并与罗切斯特机械工程系的研究人员（包括助理教授赫萨姆-阿斯卡里和索比特-辛格）合作，确定在哪里以及如何对材料施加应变。制造相变忆阻器的最大障碍是继续提高其整体可靠性，但他对团队迄今取得的进展感到鼓舞。参考文献"垂直二碲化钼相变忆阻器的应变工程"，作者：侯文辉、AhmadAzizimanesh、AdityaDey、杨玉峰、王无修、邵晨、吴辉、HesamAskari、SobhitSingh和StephenM.Wu，2023年11月23日，《自然-电子学》。DOI:10.1038/s41928-023-01071-2编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402467.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402467.htm

清华大学集成电路学院在忆阻器存算一体芯片领域取得重大突破

清华大学集成电路学院在忆阻器存算一体芯片领域取得重大突破在支持片上学习的忆阻器存算一体芯片领域取得重大突破，有望促进人工智能、自动驾驶可穿戴设备等领域发展。相关成果在线发表于最新一期的《科学》杂志。记忆电阻器（Memristor，忆阻器），是继电阻、电容、电感之后的第四种电路基本元件。它可以在断电之后，仍能“记忆”通过的电荷，被当做新型纳米电子突触器件。存算一体架构彻底消除了数据在逻辑处理器与存储芯片之间的搬迁问题，减少能量消耗及延迟，在边缘计算和云计算中有广泛的应用前景。相同任务下，该芯片实现片上学习的能耗仅为先进工艺下专用集成电路（ASIC）系统的1/35，同时有望实现75倍的能效提升。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389449.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389449.htm

汉威科技：发布升级版车载高精度激光燃气巡检系统

汉威科技：发布升级版车载高精度激光燃气巡检系统汉威科技消息，近期，汉威科技发布升级版车载高精度激光燃气巡检系统。该系统由前置泵吸式巡检仪、顶置激光巡检仪、高精度北斗定位器、高精度风速风向仪、车内控制器和远程监控平台构成，可迅速捕捉燃气中甲烷、乙烷成分的微小泄漏，并发出报警。与上一代产品相比，其检测精度从ppm级(百万分之一）升级到了ppb级（十亿分之一），精度提高了1000倍，已达国际先进水平。

研究人员创造新型铌酸锂-氮化硅激光器

研究人员创造新型铌酸锂-氮化硅激光器铌酸锂是一种经常被用于光学调制器的材料，用于调节通过设备传输的光的频率或强度。因其管理大量光功率的能力和高"波克尔斯系数"而受到高度重视。这使得该材料在被施加电场时能够改变其光学特性。研究人员通过将铌酸锂与氮化硅相结合实现了他们的突破，这使他们能够生产一种新型的混合集成可调谐激光器。为此，该团队在EPFL制造了基于氮化硅的光的集成电路（"光子集成电路"），然后在IBM将其与铌酸锂晶圆粘合在一起。该研究中开发的芯片。资料来源：GrigoriiLikhachev(EPFL)这种方法产生了一种具有低频率噪声（衡量激光器频率稳定程度的标准）的激光器，同时具有快速的波长调谐功能--这对于用于光探测和测距（LiDAR）应用的激光器来说都是很好的品质。然后，他们进行了一个光学测距实验，用该激光器高精度地测量距离。除了集成激光器，该混合平台还有可能实现用于电信的集成收发器以及用于量子计算的微波-光学传感器。领导该项目的EPFL方面的TobiasJ.Kippenberg教授说："这项成果的显著之处在于，该激光器同时提供了低相位噪声和每秒百万赫兹的快速调谐，这是以前从未用这种芯片级集成激光器实现的。"这项研究得到了地平线2020框架计划、瑞士国家科学基金会和空军科学研究办公室的资助。芯片样品是在EPFL的微纳技术中心（CMi）和IBM研究院的Binnig和Rohrer纳米技术中心（BRNC）制作的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356589.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356589.htm

可调谐忆阻器的研发进展有助于人工神经网络更高效处理随时间变化的数据

可调谐忆阻器的研发进展有助于人工神经网络更高效处理随时间变化的数据人工神经网络也许很快就能更高效地处理随时间变化的信息，如音频和视频数据。密歇根大学领导的一项研究在今天的《自然-电子学》（NatureElectronics）杂志上报告了首个具有可调节"弛豫时间"的忆阻器。忆阻器是一种将信息存储在电阻中的电子元件，与当今的图形处理单元相比，它可以将人工智能的能源需求降低约90倍。预计到2027年，人工智能的耗电量将占全球总耗电量的一半左右，而且随着越来越多的公司销售和使用人工智能工具，这一比例还有可能进一步上升。"现在，人们对人工智能很感兴趣，但要处理更大、更有趣的数据，方法就是扩大网络规模。这效率并不高，"麻省理工大学詹姆斯-R-梅勒工程学教授WeiLu说，他与麻省理工大学材料科学与工程学副教授JohnHeron是这项研究的共同通讯作者。图形处理器的问题问题在于，GPU的运行方式与运行人工智能算法的人工神经网络截然不同--整个网络及其所有互动都必须从外部存储器中顺序加载，这既耗时又耗能。相比之下，忆阻器可以节省能源，因为它们模仿了人工神经网络和生物神经网络在没有外部存储器的情况下运行的主要方式。在某种程度上，忆阻器网络可以体现人工神经网络。麻省理工学院材料科学与工程系应届博士毕业生SieunChae与麻省理工学院电气与计算机工程系应届博士毕业生SangminYoo是这项研究的共同第一作者。在生物神经网络中，计时是通过放松来实现的。每个神经元都会接收电信号并将其发送出去，但这并不能保证信号会向前推进。在神经元发送自己的信号之前，必须先达到接收信号的某个阈值，而且必须在一定时间内达到该阈值。如果时间过长，神经元就会随着电能的渗出而松弛。神经网络中具有不同松弛时间的神经元有助于我们理解事件的顺序。忆阻器如何工作忆阻器的工作原理略有不同。改变的不是信号的存在与否，而是有多少电信号可以通过。接触到一个信号，忆阻器的电阻就会降低，从而允许更多的下一个信号通过。在忆阻器中，弛豫意味着随着时间的推移，电阻会再次上升。Lu的研究小组过去曾探索过在忆阻器中加入弛豫时间，但这并不是可以系统控制的。但现在，Lu和Heron的团队已经证明，基础材料的变化可以提供不同的弛豫时间，从而使忆阻器网络能够模仿这种计时机制。材料成分和测试研究小组在超导体YBCO（由钇、钡、碳和氧制成）的基础上构建了这些材料。YBCO在零下292华氏度的温度下没有电阻，但他们想要它的晶体结构。它引导着镁氧化物、钴氧化物、镍氧化物、铜氧化物和锌氧化物在忆阻器材料中的组织。赫伦称这种熵稳定氧化物为"原子世界的厨房水槽"--添加的元素越多，它就越稳定。通过改变这些氧化物的比例，研究小组获得了159到278纳秒（即万亿分之一秒）的时间常数。他们构建的简单忆阻器网络学会了识别0到9数字的发音。一旦经过训练，它就能在音频输入完成之前识别出每个数字。未来展望这些忆阻器是通过能源密集型工艺制造的，因为研究小组需要完美的晶体来精确测量它们的特性，但他们预计，更简单的工艺也适用于大规模制造。赫伦说："到目前为止，这只是一个愿景，但我认为有一些途径可以使这些材料具有可扩展性，而且价格合理。这些材料是地球上丰富的资源，无毒、廉价，你几乎可以把它们喷洒在上面。"编译来源：ScitechDailyDOI:10.1038/s41928-024-01169-1...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433229.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433229.htm