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年，对于使用新设备的神经元电路的开发，我们将评估一种新的结构设备“ PN体绑定的SOI-FET”，并评估“ Mos Genpn PNPN二极管”。 “ PN体捆扎的SOI-FET”是一种内部具有圆柱体结构的设备，例如输入末端源，排水，门，身体（+底物）。通过浮动物体效应输入的信号可以在设备中（门的下部）作为电荷来积累，并使用由二氧化硅结构引起的正反馈来生成神经元电路所需的尖峰信号。 “ MOS GENPN PNPN二极管”是一个单一的元素，其二硅结构是从源中形成的“ PN体型绑住SOI-FET”的身体方向，而“ PN体绑住SOI-FET”是4--终端设备“可以是3个终端”。创建此设备是为了比较和简化分析与“ PN体绑定的SOI-FET”。关于“ PN体绑定的SOI-FET”，已经发现，可以通过输入体内恒定电流来执行无需复位电路的神经元。发现尖峰频率根据输入电流的大小而变化，并且可以通过各种端子的电压来控制。尖峰频率的控制取决于学习效率和功耗。此外，以相同的方式评估了“ MOS门控PNPN二极管”，并评估了单个设备中设备和尖峰间隔之间的尖峰频率变化。尖峰变化也是影响学习的重要因素。