目标和范围AI模型近年来在各种应用中不断显示出非凡的性能,包括计算机视觉,自然语言处理,大语言模型等。精确驱动的AI模型体系结构在很大程度上增加了模型尺寸和计算,尤其是要求高密度存储器存储。处理引擎与片上/芯片内存之间的频繁通信导致高能消耗,这成为AI硬件加速器设计的瓶颈。为了克服此类挑战,内存计算(IMC)和近存储计算(NMC)已被视为能效体AI加速度的有希望的方案。权重存储在存储单元中,并在内存阵列内或附近执行点产品或其他操作。关于IMC/NMC方案的内存技术,SRAM已经成熟,但挥发性很大,消耗了大面积(例如,8T/10T bitcells)和CMOS设备中的泄漏功率。这种缺点促进了非易失性记忆(NVM),作为基于区域有效的IMC/NMC AI加速度的有吸引力的解决方案。NVM包括电阻随机访问记忆(RRAM),相变内存(PCM),自旋转移 - 转移磁性磁随机访问记忆(STT- MRAM),铁电场效果记忆(FERAM,FEFET),FEFET,FEFET,FEFET),铁电容式设备等。值得注意的是,包括英特尔,TSMC,三星和Globalfoundries在内的铸造公司已商业化或原型构造单一集成的NVM技术,例如rram,mram,feram/fefet等。
摘要 Global Foundries 的 22FDX 技术是一种商业化的尖端集成电路制造工艺。该工艺结合了 22 nm 的典型最小栅极长度和 FD-SOI(全耗尽绝缘体上硅)多层结构。这些技术特性允许自适应体偏置、超低电压供电和超低泄漏,从电路应用的角度来看,这些特性有利于节能的射频信号传输、高性能计算和强大的 MRAM(磁阻随机存取存储器)。因此,该技术非常适合克服当前用于高速和低功耗 AMS(模拟和混合信号)应用的产品解决方案。特别是,SOI 技术特性可确保免受单粒子闩锁的影响。
简介 磁阻效应最广为人知的是计算机硬盘的读取头或磁存储器 (MRAM) 应用,但它也非常适合用于传感器技术。它有着悠久的历史,各向异性磁阻 (AMR) 效应于 1857 年由开尔文勋爵首次发现。AMR 效应发生在铁磁材料中,例如结构为条带元素的镍铁层,其比阻抗随施加磁场的方向而变化。由于条带的特殊结构,电阻变化与施加的磁场在很宽的范围内成正比。这意味着通过巧妙设计传感器结构,可以非常高精度地检测非常小的磁场。
传统的基于电荷的存储器,例如动态随机存取存储器 (DRAM) 和闪存,正在接近其扩展极限。各种基于电阻的存储器,例如相变存储器 (PCM)、磁性随机存取存储器 (MRAM) 和电阻随机存取存储器 (RRAM),由于其非挥发性、速度快、功耗低和尺寸小,可能实现高密度集成,长期以来一直被视为新兴存储器应用。最近,它们也被广泛研究用作神经形态计算的忆阻器,与数字存储器应用相比,神经形态计算对其电阻开关特性的要求截然不同。在过去十年中,从材料和物理机制到设备和神经形态系统,该领域取得了巨大进步。
电流流动的附加导体。在2000年代提出了通过将自旋式电子注射到FM中,提出了通过电流来操纵电流的磁化的想法(图1C)[2]。注入的旋转与磁化相互作用,最终,传出的电子将获取FM的自旋偏振。由于总角动量是保守的,因此进出状态的旋转的差异意味着磁化强度必须经历扭矩作为背部动作。相应的过程称为自旋扭矩,它可以通过电流进行有效的磁化操作。GMR和自旋扭矩是旋转记忆设备(例如磁随机存储器(MRAM))背后的关键机制,它可以用作内存和神经形态计算设备以及存储式内存的可靠硬件。
研发技术集成电路设计:• 带有 PMU 和 EHU 的 MCU 的开发• 机器学习在 IC 布局中的应用• 印刷、可重构、自修复、无电池、柔性、纸基、生物、生物相容性、液体、瞬态、可食用和表皮电子产品的开发• 关键技术的开发• 为更多摩尔应用开发逻辑核心设备、DRAM、Flash 和 NVM 技术• 新兴存储设备的开发,包括 FeRAM、MRAM、CBRAM、OxRAM、聚合物存储器和基于 DNA 的海量存储设备• 新型逻辑设备的开发,包括 SpinFET、Neg-C FET、Mott FET、NEMS 和拓扑绝缘体• 为超越摩尔 (MtM) 应用开发超越 CMOS 设备,包括 PUF 和 RNG• 新型架构的开发,包括 GAA 设备、3D 堆叠以及 CMOS 与超越 CMOS 的共集成
Emass的创始人Mohamed M. Sabry Aly评论说:“这项合作代表了AI硬件创新的新时代。Emass最近从MRAM技术过渡了,因为RERAM能够更好地支持物联网,汽车和消费电子产品中的下一代系统。通过将Weebit的替代重新拉动与我们的超低功率AI技术相结合,我们为下一代解决方案奠定了基础,该解决方案将重新为AI应用程序重新提供能源效率。这种集成可以增强系统性能,并确保可扩展性和可持续性,为更智能,更自主的边缘设备铺平道路。通过这种协同作用,我们准备在AI计算中实现无与伦比的进步,在物联网,医疗保健,汽车和工业自动化等行业中造成有意义的影响。”
Emass的创始人Mohamed M. Sabry Aly评论说:“这项合作代表了AI硬件创新的新时代。Emass最近从MRAM技术过渡了,因为RERAM能够更好地支持物联网,汽车和消费电子产品中的下一代系统。通过将Weebit的替代重新拉动与我们的超低功率AI技术相结合,我们为下一代解决方案奠定了基础,该解决方案将重新为AI应用程序重新提供能源效率。这种集成可以增强系统性能,并确保可扩展性和可持续性,为更智能,更自主的边缘设备铺平道路。通过这种协同作用,我们准备在AI计算中实现无与伦比的进步,在物联网,医疗保健,汽车和工业自动化等行业中造成有意义的影响。”
每当V dd小于VWI时,MRAM受到写作的保护。v dd超过v dd(min)后,启动时间为2 ms,然后才能启动读取操作。这次允许内存电源稳定。/e和 /w控制信号应在电源上跟踪V dd至V dd -0.2 V或V IH(以较低者为准),并且在启动时间保持较高。在大多数系统中,这意味着应用电阻将这些信号拉起,以便如果驱动信号为HI-Z,则在电源上升高时,信号保持较高。任何驱动 /e和 /w的逻辑都应将信号保持高的信号与启动时间更长的启动时间更长。在功率损耗或BrownOut期间,V DD在VWI以下,写入受到保护,并且当功率返回V DD(min)时,必须观察到启动时间。
最近发现的具有空间反转不对称性的反铁磁 (AF) 材料的电诱导切换极大地丰富了自旋电子学领域,并为反铁磁 MRAM 概念打开了大门。CuMnAs 是一种具有这种电切换能力的有前途的 AF 材料,并且已经研究使用长度从毫秒到皮秒的电脉冲进行切换,但很少关注纳秒范围。我们在这里演示了使用纳秒脉冲切换 CuMnAs/GaP。我们的结果表明,在纳秒范围内,可以实现低能量切换、高读出信号以及高度可重复的行为,直至单个脉冲。此外,在同一设备上对正交切换和极性切换两种切换方法进行了比较,显示了两种不同的行为,可以选择性地用于不同的未来内存/处理应用。