Bipolar Analog Memristors as Artificial Synapses for Neuromorphic Computing

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作者
Rui Wang,Tao Shi,Xumeng Zhang,Wei Wang,Jinsong Wei,Junfeng Lu,Xiaolong Zhao,Zuheng Wu,Rongrong Cao,Shibing Long,Qi Liu,Ming Liu
出处
期刊:Materials [MDPI AG]
卷期号:11 (11): 2102-2102 被引量:50
标识
DOI:10.3390/ma11112102
摘要

Synaptic devices with bipolar analog resistive switching behavior are the building blocks for memristor-based neuromorphic computing. In this work, a fully complementary metal-oxide semiconductor (CMOS)-compatible, forming-free, and non-filamentary memristive device (Pd/Al2O3/TaOx/Ta) with bipolar analog switching behavior is reported as an artificial synapse for neuromorphic computing. Synaptic functions, including long-term potentiation/depression, paired-pulse facilitation (PPF), and spike-timing-dependent plasticity (STDP), are implemented based on this device; the switching energy is around 50 pJ per spike. Furthermore, for applications in artificial neural networks (ANN), determined target conductance states with little deviation (<1%) can be obtained with random initial states. However, the device shows non-linear conductance change characteristics, and a nearly linear conductance change behavior is obtained by optimizing the training scheme. Based on these results, the device is a promising emulator for biology synapses, which could be of great benefit to memristor-based neuromorphic computing.

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