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
刚刚
夏夏完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
领导范儿的应助被六六采纳,获得10
刚刚
星辰大海的应助被顺利小玉采纳,获得10
刚刚
小半完成签到,获得积分20
1秒前
1秒前
hff发布了新的文献求助10
1秒前
研了个研发布了新的文献求助10
1秒前
FY完成签到,获得积分10
1秒前
yanqinlong发布了新的文献求助30
1秒前
12332145678发布了新的文献求助10
2秒前
松松发布了新的文献求助10
3秒前
乐乐的应助被专注的惜天采纳,获得10
4秒前
lm发布了新的文献求助10
4秒前
夏夏发布了新的文献求助10
4秒前
39发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
Whyx97发布了新的文献求助10
6秒前
萱萱完成签到,获得积分10
7秒前
桐桐的应助被羽林采纳,获得10
7秒前
zmmju发布了新的文献求助30
7秒前
ayayaya完成签到,获得积分10
7秒前
花花发布了新的文献求助10
8秒前
12332145678完成签到,获得积分10
8秒前
研了个研完成签到,获得积分10
9秒前
bai完成签到 ,获得积分10
10秒前
大宝藏发布了新的文献求助10
10秒前
华仔的应助被神临采纳,获得10
10秒前
zs发布了新的文献求助20
10秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
科研通AI6.4的应助被fr666采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Arbitrage Theory in Discrete and Continuous Time 500
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 400
English Longitudinal Study of Ageing: Waves 0-11, 1998-2024 300
2026-2030年中國基因檢測行業市場前瞻與未來投資戰略分析報告 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7825737
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9352025
关于积分的说明 20564716
捐赠科研通 7419133
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3334891
关于科研通互助平台的介绍 2480159
邀请新用户注册赠送积分活动 2355375