Two-dimensional fully ferroelectric-gated hybrid computing-in-memory hardware for high-precision and energy-efficient dynamic tracking

计算机科学 冯·诺依曼建筑 瓶颈 计算机硬件 嵌入式系统 高效能源利用 材料科学 计算机体系结构 电气工程 工程类 操作系统
作者
Tian Lu,Junying Xue,Penghui Shen,Houfang Liu,Xiaoyue Gao,Xiaomei Li,Jian Hao,Daming Huang,Ruiting Zhao,Jianlan Yan,Mengmiao Yang,Bonan Yan,Peng Gao,Zhaoyang Lin,Yi Yang,Tian‐Ling Ren
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:10 (36)
标识
DOI:10.1126/sciadv.adp0174
摘要

Computing in memory (CIM) breaks the conventional von Neumann bottleneck through in situ processing. Monolithic integration of digital and analog CIM hardware, ensuring both high precision and energy efficiency, provides a sustainable paradigm for increasingly sophisticated artificial intelligence (AI) applications but remains challenging. Here, we propose a complementary metal-oxide semiconductor–compatible ferroelectric hybrid CIM platform that consists of Boolean logic and triggers for digital processing and multistage cell arrays for analog computation. The basic ferroelectric-gated units are assembled with solution-processable two-dimensional (2D) molybdenum disulfide atomic-thin channels at a wafer-scale yield of 96.36%, delivering high on/off ratios (>10 7 ), high endurance (>10 12 ), long retention time (>10 years), and ultralow cycle-to-cycle/device-to-device variations (~0.3%/~0.5%). Last, we customize a highly compact 2D hybrid CIM system for dynamic tracking, achieving a high accuracy of 99.8% and a 263-fold improvement in power efficiency compared to graphics processing units. These results demonstrate the potential of 2D fully ferroelectric-gated hybrid hardware for developing versatile CIM blocks for AI tasks.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
Lucas应助务实的映菡采纳,获得10
1秒前
Ganlou应助舒适谷兰采纳,获得30
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
rrrrrrry发布了新的文献求助10
2秒前
4秒前
科研通AI2S应助Diamond采纳,获得10
6秒前
6秒前
digger2023发布了新的文献求助10
7秒前
好好发布了新的文献求助10
7秒前
12秒前
WaNgBO完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
OKay呀发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
tleeny驳回了大个应助
16秒前
19秒前
19秒前
23秒前
23秒前
迅速如波发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
25秒前
Iris关注了科研通微信公众号
25秒前
one完成签到 ,获得积分10
26秒前
霸气忙内完成签到,获得积分10
26秒前
好好完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
30秒前
言小言完成签到 ,获得积分10
33秒前
初余发布了新的文献求助10
34秒前
35秒前
学术通zzz应助merrylake采纳,获得10
35秒前
小武哥完成签到 ,获得积分10
38秒前
chaiyuying完成签到,获得积分10
46秒前
54秒前
mhl11应助科研小白采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger Heßler, Claudia, Rud 1000
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 1000
Natural History of Mantodea 螳螂的自然史 1000
A Photographic Guide to Mantis of China 常见螳螂野外识别手册 800
Autoregulatory progressive resistance exercise: linear versus a velocity-based flexible model 500
Spatial Political Economy: Uneven Development and the Production of Nature in Chile 400
Research on managing groups and teams 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3329501
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2959146
关于积分的说明 8594396
捐赠科研通 2637597
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1443667
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 668794
邀请新用户注册赠送积分活动 656220