[发明专利]忆阻器交叉阵列分压等效扩展阻态数目的结构及相关方法

权利要求书

1.一种在忆阻器交叉阵列中通过分压手段实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，包含交叉阵列、分压控制装置；

所述交叉阵列包括横线、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；

所述分压控制装置将逐级分压后的电压信号，对应地输送到交叉阵列中作为输入线的多个横线或多个纵线，通过交叉阵列中作为输出线的多个纵线或多个横线输出电流信号，实现阻态的等效扩展。

2.如权利要求1所述在忆阻器交叉阵列中通过分压手段实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，

所述分压控制装置包含多个分压控制单元，每个分压控制单元包含正常电压信号输入端、分压电压信号输入端、选通器、正常电压信号输出端、分压电压信号输出端；

每个分压控制单元的分压电压信号输入端与其上一级分压控制单元的分压电压信号输出端连接，正常电压信号输入端与外界输入的本征电压信号连接，正常电压信号输出端与交叉阵列中作为输入线的横线连接，选通器决定通向交叉阵列的信号是本征电压信号还是分压电压信号。

3.如权利要求1或2所述在忆阻器交叉阵列中通过分压手段实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，每个忆阻器的高导态电导为GH，低导态电导为GL，GH>>2ⁿGL时，所述分压控制装置通过n级分压将阻态扩展到2ⁿ种。

4.如权利要求3所述在忆阻器交叉阵列中通过分压手段实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，阻态扩展是使n级分压所对应的忆阻器的等效的电导值逐级相加；

其中，输入线输入为本征电压信号时，等效于所连忆阻器的电导值从阻态集合{GH，0}中取值；每级的分压比例设为a_n；输入线输入为分压电压信号时，等效于所连忆阻器的电导值从阻态集合{GH/a_n，0}中取值。

5.如权利要求2所述在忆阻器交叉阵列中通过分压手段实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，所有分压控制单元的选通器，将外界输入的本征电压信号通向交叉阵列，实现二值加权求和。

6.一种忆阻器阻态的扩展方法，使用权利要求1～4中任意一项所述在忆阻器交叉阵列中通过分压手段实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，所述扩展方法中，通过分压控制装置对外界输入的本征电压信号进行分压，交叉阵列对应线路输出的电流信号，为本征电压信号与一个忆阻器的电导值的乘积，逐级加上每一级分压的电压信号与相应一级忆阻器的电导值的乘积之后的和值，实现对忆阻器的阻态数目的扩展。

7.一种对交叉阵列中忆阻器阻值写入的方法，使用权利要求1或2所述在忆阻器交叉阵列中通过分压手段实现阻态数目扩展的结构，其特征在于，

给交叉阵列的横线与纵线均施加电压信号，使交叉阵列单元进入训练状态；通过三分阈值电压法，对任意一个待训练的忆阻器进行低阻态写入时，待训练的忆阻器所在的横线施加V₀的电平信号，所在的纵线施加0电平信号，其余忆阻器的横线施加V₀/3的电平信号，其余忆阻器的纵线施加2V₀/3的电平信号；

对待训练的忆阻器进行高阻态写入时，待训练的忆阻器所在的横线施加0电平信号，所在的纵线施加V₀的电平信号，其余忆阻器的横线通入2V₀/3的电平信号，其余忆阻器的纵线通入V₀/3的电平信号；V₀、-V₀分别是忆阻器的阻态变换的正向电压阈值和负向电压阈值。

8.如权利要求6所述对交叉阵列中忆阻器阻值写入的方法，其特征在于，交叉阵列单元进入训练状态，使用二分阈值电压法来替代三分阈值电压法；

通过二分阈值电压法，对任意一个待训练的忆阻器进行低阻态写入时，待训练的忆阻器所在的横线施加V₀的电平信号，所在的纵线施加0电平信号，其余忆阻器的横线和纵线都施加V₀/2的电平信号；

对待训练的忆阻器进行高阻态写入时，待训练的忆阻器所在的横线施加0电平信号，所在的纵线施加V₀的电平信号，其余忆阻器的横线和纵线都施加V₀/2的电平信号；V₀、-V₀分别是忆阻器的阻态变换的正向电压阈值和负向电压阈值。