[发明专利]一种忆阻器阻态数目扩展的结构及相关方法

权利要求书

1.一种在忆阻器交叉阵列中实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，包含交叉阵列单元、阻态扩展功能线群；

所述交叉阵列单元设有横线、纵线、忆阻器；其中，横线之间平行，位于同一平面上；纵线之间平行，位于另一平面上；每条横线与每条纵线垂直交叉；在横线所在平面与纵线所在平面的法方向得到投影的交点，忆阻器处在这些交点上，每个忆阻器一端相应连接一条横线，另一端相应连接一条纵线；

所述阻态扩展功能线群通过多条末端为第一选通器的阻态扩展功能线，连接起交叉阵列单元中每两条相邻的横线或纵线，各个第一选通器根据控制端信号使所在阻态扩展功能线的信号路连通或断开，使接收输入信号的n条横线或n条纵线上所接的忆阻器并联，实现阻态扩展，n≥2；

其中，每个忆阻器的高导态电导为GH，低导态电导为GL，有GHGL，近似认为GL＝0，阻态集合为{GH，0}；阻态扩展后，并联的n个忆阻器的阻态集合相加，得到{nGH，n-1GH，…，GH，0}，阻态扩展到n+1种。

2.如权利要求1所述在忆阻器交叉阵列中实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，进一步包含输入线群、输出线群；

所述输入线群设有横输入线、第一横选通器、纵输入线、第一纵选通器；各个横输入线经过第一横选通器相应地连接到交叉阵列单元的各个横线上，各个纵输入线通过第一纵选通器相应地连接到交叉阵列单元的各个纵线上；

所述输出线群设有横输出线、第二横选通器、纵输出线、第二纵选通器；各个横输出线经过第二横选通器相应地连接到交叉阵列单元的各个横线上，各个纵输出线通过第二纵选通器相应地连接到交叉阵列单元的各个纵线上；

通过第一、第二横选通器对所在信号路的通断控制，使横输入线和横输出线之中的一个启用；通过第一、第二纵选通器对所在信号路的通断控制，使纵输入线和纵输出线之中的一个启用。

3.如权利要求2所述在忆阻器交叉阵列中实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，

在横输入线和纵输出线同时启用，或纵输入线和横输出线同时启用时，交叉阵列单元进入正常工作状态，由阻态扩展功能线群的第一选通器来控制忆阻器并联工作或独立工作；

或者，在横输入线和纵输入线同时启用时，交叉阵列单元进入训练状态，用以写入阻值，调整输入的电平信号；

或者，在横输出线和纵输出线同时启用时，交叉阵列单元进入锁定状态，不给出有效信号。

4.如权利要求1～3中任意一项所述在忆阻器交叉阵列中实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，通过单元连接线群将多个交叉阵列单元连接；

所述单元连接线群通过多条末端为第二选通器的单元连接线，连接起每两个交叉阵列单元的对应横线或纵线；各个第二选通器根据控制端信号使所在单元连接线的信号路连通或断开，使得相应的交叉阵列单元的并联工作或独立工作。

5.如权利要求4所述在忆阻器交叉阵列中实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，使用增强型N沟道场效应管作为第一选通器、第二选通器，控制端栅极有足够电压时，源极与漏极之间的电压差产生有效电流，使信号路导通；控制端栅极电压不足时，源极与漏极之间无法产生有效电流，使信号路关断。

6.一种在忆阻器交叉阵列中实现阻态数目扩展的方法，使用权利要求1-5中任意一项所述在忆阻器交叉阵列中实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，所述方法中，交叉阵列单元的若干个横线或纵线作为接收输入信号的线路，对各个第一选通器施加相应的控制端信号，使所在阻态扩展功能线的信号路连通或断开，使相应线路上进行阻态扩展的忆阻器并联；多个电压信号通过交叉阵列单元传递给一个输出端得到电流输出时，每个电压信号乘上这些并联线路上对应的多个电导的并联值，再求和，相当于每个电压信号乘上这些并联线路上对应的多个电导的和，再求和。