中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
2023年7月20日，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所紅外科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室胡偉達、苗金水團隊，在國際上首次提出了基于離子-電子耦合效應的感存算一體神經(jīng)形態(tài)光電器件，通過(guò)模擬人類(lèi)視覺(jué)感知方式，解決紅外感知系統分立式架構帶來(lái)的高延遲和高功耗問(wèn)題，為大規模硬件集成以及神經(jīng)形態(tài)視覺(jué)應用提供了可能。相關(guān)研究成果以Reconfigurable, non-volatile neuromorphic photovoltaics為題，在線(xiàn)發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）期刊上。
當前，紅外感知系統使用獨立的傳感、計算和存儲單元來(lái)處理傳感終端中產(chǎn)生的海量視覺(jué)數據。冗余數據在傳感器、計算器和存儲器組成的分立式架構系統內頻繁傳輸會(huì )導致高延遲和高功耗。因此，亟需研制能夠實(shí)現集傳感、計算和存儲功能于一體的感存算一體新型光電器件。人類(lèi)視覺(jué)系統具有強大的視覺(jué)感知和信息處理能力，主要歸功于視網(wǎng)膜對視覺(jué)信息的預處理以及大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )擁有高度并行計算和存儲的功能。近年來(lái)，以此為啟發(fā)，國內外科學(xué)家在傳感器內計算以及感存算一體器件研制等方面相繼開(kāi)展了深入研究。
本研究通過(guò)在二端結構背靠背光伏探測器中引入硫空位，利用脈沖電壓調控硫空位的空間分布，影響器件的空間電勢。開(kāi)爾文探針力顯微鏡和波譜儀表征結果顯示，硫空位的空間分布對金屬/半導體界面肖特基勢壘的調節作用，實(shí)現了零偏下11個(gè)正/負光響應態(tài)的非易失可重構。本研究構筑了光響應率可重構的感存算一體器件，實(shí)現了神經(jīng)形態(tài)硬件邁向大規模和多維度的關(guān)鍵技術(shù)突破。
a、二端結構感存算器件，b、電場(chǎng)作用下的硫空位遷移，c、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )“人”的目標位置檢測
研究工作得到科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委員會(huì )、中國科學(xué)院和上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì )的支持。
