Моделирование схем на основе мемристоров В.В. Ракитин

Моделирование схем
на основе мемристоров
В.В. Ракитин
Институт проблем проектирования
в микроэлектронике РАН
Мемристор
пассивный двухполюсник,
сопротивление которого зависит от
величины протекавшего через него заряда
Простейший мемристор
•
•
•
•
Структура:
Металл –
диэлектрик (полупроводник) –
Металл
• Металлами могут быть слои разводки
интегральной схемы
Области применения
•
•
•
•
память различных типов;
адаптивная многозначная логика;
нейроморфные (когнитивные) системы;
самонастраивающиеся микросистемы.
Конструкция мемристора
Линейно-дрейфовая модель
мемристора
Линейно-дрейфовая модель
мемристора
• 𝑖 = 𝐺(𝑤, 𝑣), (1)
• 𝑑𝑤/𝑑𝑡 = 𝐹(𝑤, 𝑣). (2)
• 𝑖 = 𝐺𝑂𝑁 𝑤 + 𝐺𝑂𝐹𝐹 1 − 𝑤 𝑣 ,
• 𝑑𝑤/𝑑𝑡 = 𝛼𝑣 . (4)
(3)
Гистерезисная ВАХ идеального
мемристора
Моделирование петли гистерезиса
мемристора
𝑖 = 𝐺𝑂𝑁 𝑤 + 𝐺𝑂𝐹𝐹 1 − 𝑤 𝑣 ,
𝑑𝑤/𝑑𝑡 = 𝛼𝑣 .
(3)
(4)
Результаты моделирования
Частотная зависимость
Сужение петли гистерезиса при
росте частоты
Сопряжение аналогового
мемристора
с двоичными сигналами
В запоминающих устройствах – компаратор
В нейроморфных системах – пороговый
нейрон
В самонастраивающихся системах –
предлагается дельта-сигма модулятор
Дельта-сигма модулятор D-S
Дельта-сигма модуляция
Входной сигнал
Выходной сигнал
Моделирование мемристора с
двоичным управлением
Преобразование сигналов
Гистерезисная ВАХ при бинарном
управлении
Моделирование автоподстройки
Блок схема
Нелинейный мемристор
Компаратор
Выводы
Соединение
мемристора и дельта-сигма модулятора
сочетают возможности
аналогового хранения информации с
двоичной передачей сигналов.