A crossbar array of magnetoresistive memory devices for in-memory computing

横杆开关 计算机科学 磁阻随机存取存储器 电阻随机存取存储器 神经形态工程学 人工神经网络 计算机硬件 电气工程 电压 工程类 人工智能 电信 随机存取存储器
作者
Seungchul Jung,Hyungwoo Lee,Sungmeen Myung,Hyun-Soo Kim,Seung Keun Yoon,Soonwan Kwon,Yong-Min Ju,Minje Kim,Wooseok Yi,Shin-Hee Han,Baeseong Kwon,Boyoung Seo,Kilho Lee,G.H. Koh,Kangho Lee,Yoon-Jong Song,Changkyu Choi,Donhee Ham,Sang Joon Kim
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:601 (7892): 211-216 被引量:371
标识
DOI:10.1038/s41586-021-04196-6
摘要

Implementations of artificial neural networks that borrow analogue techniques could potentially offer low-power alternatives to fully digital approaches1-3. One notable example is in-memory computing based on crossbar arrays of non-volatile memories4-7 that execute, in an analogue manner, multiply-accumulate operations prevalent in artificial neural networks. Various non-volatile memories-including resistive memory8-13, phase-change memory14,15 and flash memory16-19-have been used for such approaches. However, it remains challenging to develop a crossbar array of spin-transfer-torque magnetoresistive random-access memory (MRAM)20-22, despite the technology's practical advantages such as endurance and large-scale commercialization5. The difficulty stems from the low resistance of MRAM, which would result in large power consumption in a conventional crossbar array that uses current summation for analogue multiply-accumulate operations. Here we report a 64 × 64 crossbar array based on MRAM cells that overcomes the low-resistance issue with an architecture that uses resistance summation for analogue multiply-accumulate operations. The array is integrated with readout electronics in 28-nanometre complementary metal-oxide-semiconductor technology. Using this array, a two-layer perceptron is implemented to classify 10,000 Modified National Institute of Standards and Technology digits with an accuracy of 93.23 per cent (software baseline: 95.24 per cent). In an emulation of a deeper, eight-layer Visual Geometry Group-8 neural network with measured errors, the classification accuracy improves to 98.86 per cent (software baseline: 99.28 per cent). We also use the array to implement a single layer in a ten-layer neural network to realize face detection with an accuracy of 93.4 per cent.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
huzhxi完成签到,获得积分10
1秒前
李爱国的应助被123采纳,获得10
1秒前
ding发布了新的文献求助10
1秒前
蓝天的应助被123采纳,获得10
1秒前
lyb1853完成签到 ,获得积分10
1秒前
嘻嘻哈哈的应助被123采纳,获得10
1秒前
null的应助被123采纳,获得10
1秒前
null的应助被123采纳,获得10
2秒前
keyanren的应助被123采纳,获得10
2秒前
慕青的应助被123采纳,获得10
2秒前
pluto的应助被123采纳,获得10
2秒前
科研通AI6.2的应助被123采纳,获得10
2秒前
领导范儿的应助被123采纳,获得10
2秒前
如意烨霖完成签到,获得积分10
3秒前
5秒前
科研孙一完成签到,获得积分10
6秒前
daisy完成签到,获得积分10
6秒前
直率若烟完成签到 ,获得积分10
9秒前
迷路的慕凝完成签到 ,获得积分10
10秒前
CodeCraft的应助被ding采纳,获得10
10秒前
炒面完成签到 ,获得积分10
12秒前
chen完成签到,获得积分10
18秒前
xixi2517完成签到,获得积分10
20秒前
wanci的应助被tantan采纳,获得10
25秒前
整齐念薇完成签到,获得积分10
26秒前
简单的不平完成签到,获得积分10
27秒前
cepha完成签到 ,获得积分10
31秒前
tantan完成签到,获得积分10
34秒前
我不是哪吒完成签到 ,获得积分10
36秒前
忆_完成签到 ,获得积分10
38秒前
智慧金刚完成签到 ,获得积分10
39秒前
悦耳的城完成签到 ,获得积分0
40秒前
bkagyin的应助被心晴采纳,获得10
41秒前
44秒前
刘禹慷发布了新的文献求助10
49秒前
刘禹慷发布了新的文献求助10
49秒前
乐观的灭绝完成签到 ,获得积分10
49秒前
50秒前
刘禹慷发布了新的文献求助10
52秒前
心晴发布了新的文献求助10
54秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8066254
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9488484
关于积分的说明 21347107
捐赠科研通 7634809
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3397898
关于科研通互助平台的介绍 2527905
邀请新用户注册赠送积分活动 2435768