Автор: Евгений. В статье я рассмотрю современные направления в исследованиях для оптоэлектронного мемристора (OEM). Итак, причины поиска новых элементов для микроэлектроники и новых архитектур для вычислений уже описаны в нескольких статьях на Хабре. В общем причины сводятся к потребности в более быстром, миниатюрном, энергоэкономном решении для вычислений. Один из вариантов сделать быстрее и энергоэкономнее – это использовать мемристоры

Нейроморфные вычисления, основанные на устройствах резистивного переключения (RS), или мемристорах — это технология, вдохновленная мозгом, которая стала жизнеспособной альтернативой со сверхнизким энергопотреблением. В этой технологии обработка информации выполняется непосредственно в элементе памяти, что предотвращает перемешивание данных и, следовательно, обеспечивает экономичные и энергоэффективные вычисления в памяти в реальном времени.

Мемристор представляет собой нелинейный резистор, обычно состоящий из структуры металл-оксид-металл, в которой металлические слои составляют электроды, а оксидная пленка называется активным слоем. Как правило, эти устройства изготавливаются в виде вертикального стека, что позволяет еще больше миниатюризировать их по сравнению с такими технологиями, как статическая оперативная память (SRAM), динамическая оперативная память (DRAM) или флэш-память, о чем свидетельствует самое маленькое устройство площадью 4 нм². А также получена экстремально высокая скорость переключения 50 пс, что, естественно, крайне важно для обеспечения энергоэффективности. Сохранение запрограммированных состояний связано с материальной структурой устройства и может быть преобразовано в поведение кратковременной или долговременной памяти, подходящее для различных нейроморфных приложений.

Тем не менее, мемристоры, которые работают только под действием электрических стимулов, часто страдают от тепловыделения и проблем с перекрестными помехами, связанных с помехами соседних устройств, что блокирует крупномасштабное внедрение. Перекрёстные помехи можно устранить, добавив транзистор в каждую ячейку. Однако такой подход, несомненно, увеличивает площадь клетки и потребление энергии.

Оптоэлектронные мемристоры (OEM)

Оптоэлектронные мемристоры (OEM) используют как световые, так и электронные сигналы в качестве входных данных и могут вести себя как сенсорные искусственные синапсы с высокой энергоэффективностью, низким уровнем перекрестных помех и быстрой обработкой данных и, таким образом, подходят для связи искусственных зрительных систем с их обработкой на оборудовании.