A study on fan-in/fan-out augmentation of neuron circuits using a novel device

使用新型装置进行神经元电路扇入/扇出增强的研究

基本信息

批准号：
21K14216
负责人：
森貴之
金额：
$ 3万
依托单位：
Kanazawa Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2022年度は新規デバイスを用いたニューロン回路開発に向けて、前年度に引き続き新規構造デバイスである"PN-body tied SOI-FET"の実測評価、加えて"MOS-gated PNPN Diode"の評価を行った。"PN-body tied SOI-FET"は入力端子Source、Drain、Gate、Body(+Substrate)と、内部にサイリスタ構造を持つデバイスである。フローティングボディ効果によって入力された信号を電荷としてデバイス内(Gate下部)に蓄積させることができ、加えてサイリスタ構造によって引き起こされる正のフィードバックを用いることでニューロン回路に必要なスパイク信号を生成することができる。"MOS-gated PNPN Diode"は"PN-body tied SOI-FET"のSourceからBody方向にできているサイリスタ構造を一つの素子にしたもので、4端子デバイスである"PN-body tied SOI-FET"に対して3端子にすることができる。本デバイスは"PN-body tied SOI-FET"との比較及び解析の簡略化を目的に作製している。"PN-body tied SOI-FET"に関しては、Bodyに定電流を入力することによりリセット回路無しで連続的にスパイクを生成するニューロン動作が行えることを見出した。スパイク周波数は入力電流の大きさによって変化し、また、各種端子の電圧でもコントロールできることが分かった。スパイク周波数のコントロール性は学習効率や消費電力に関わってくる。また、"MOS-gated PNPN Diode"を同じ方法で評価し、デバイス間のスパイク周波数ばらつきと単体デバイス内のスパイク間隔ばらつきの評価を実施することができた。スパイクのばらつきもまた学習に影響を与える重要な要素である。

在2022财政年度，为了准备使用新设备开发神经元电路，我们对新结构设备“ PN体绑住了SOI-FET”进行了实际的测量评估，就像上一年一样，以及“ Mos Genped PNPN Diode”。 “ PN体绑住SOI-FET”是一种具有输入终端源，排水，门，身体（+底物）和内部晶闸管结构的设备。浮动物体效应输入的信号可以在设备（下门）中累积，并且通过使用由晶闸管结构引起的正反馈，可以生成神经元电路的必要尖峰信号。 “ Mos Genpn PNPN二极管”是一种跨度结构，它是由“ PN体型绑定的SOI-FET”源在身体方向上形成的，可以将其制成一个单个元素，使其成为“ PN体绑带SOI-FET”的三个终端，这是一个四端设备。该设备的制造是为了简化“ PN体绑住SOI-FET”的比较和分析。关于“ PN体绑定的SOI-FET”，发现通过将常数电流输入到体内，可以执行连续生成无复位电路的尖峰的神经元操作。已经发现，尖峰频率取决于输入电流的大小，也可以由各个端子的电压控制。尖峰频率的可控性与学习效率和功耗有关。此外，以相同的方式评估了“ Mos Genpn PNPN二极管”，并且可以评估单个设备内设备之间尖峰频率的变化和尖峰间隔的变化。尖峰变化也是影响学习的重要因素。