A Stacked Memristive Device Enabling Both Analog and Threshold Switching Behaviors for Artificial Leaky Integrate and Fire Neuron

神经形态工程学 记忆电阻器 仿真 尖峰神经网络 计算机科学 人工神经网络 电子工程 材料科学 人工智能 工程类 经济增长 经济
作者
Jingyao Bian,Ye Tao,Zhongqiang Wang,Xiaohan Zhang,Xiaoning Zhao,Ya Lin,Haiyang Xu,Yichun Liu
出处
期刊:IEEE Electron Device Letters [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:43 (9): 1436-1439 被引量:9
标识
DOI:10.1109/led.2022.3188786
摘要

Leaky integrate and fire (LIF) neurons are critical units for constructing a spiking neural network, in which neurons communicate with each other using spikes via synapses. Memristors, due to its specific nonlinear characteristics, are frequently introduced to emulate partial functions of LIF neurons for simplifying the circuit complexity, either the integration process or the fire action. Usually, a relatively complicated peripheral circuit needs to be engineered to assist the memristive device for complete emulation for biological neurons, which certainly would hinder the integration potential. Herein, we fabricated a stacked memristive device possessing both analog and threshold switching behaviors for constructing an artificial LIF neuron. Thus, the integration and fire functions were both accomplished within this single nanoscale device. In addition, the key neuronic functional of a biological neuron, including all-or-nothing spiking, threshold spiking, a refractory period, and strength-modulated frequency response were all successfully mimicked. The results demonstrate that the fabricated stacked memristor-based LIF neurons have great potential to construct high-density spiking neural network for neuromorphic computing.

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