[发明专利]一种自整流忆阻器电路的存算一体化操作方法及应用

说明书

本发明提供了一种自整流忆阻器电路的存算一体化操作方法及应用，属于微电子领域，具体为：基于不同的逻辑操作，对自整流忆阻器施加不同的控制信号进行数据存储与运算，实现不同的逻辑功能。逻辑操作获取的方法是基于单个自整流忆阻器，以自整流忆阻器当前阻值状态、上、下电极施加电压情况以及对其的读取方向四个变量的逻辑方案，利用逻辑运算公式，获取不同自整流忆阻器当前输入量对应的逻辑操作；或是基于忆阻器电路，将两个自整流忆阻器下电极相连，通过调节自整流忆阻器P和Q的当前阻值状态，可以实现16种完备逻辑操作。本发明为自整流忆阻器逻辑操作和存算一体化架构实现提供了理论支撑。

技术领域

本发明属于微电子领域，更具体地，涉及一种自整流忆阻器电路的存算一体化操作方法及应用。

背景技术

忆阻器作为一种新型器件，具有高集成密度、高读写速度、低功耗和多值计算潜力等方面的优势。但是在三维集成阵列中，漏电流的问题使得忆阻器阵列仍然面临巨大挑战。

为解决阵列中串扰问题，现有技术目前提出了两种方案，一种是忆阻器外部串联整流器件，从而实现抑制漏电流，如1T1R、1S1R和1D1R等；还有一种是制备自身具有抑制漏电流效应的忆阻器，如自整流忆阻器等。外部串联整流器件降低了集成密度，提升了工艺成本，从而设计制备一种抑制漏电流效应的自整流忆阻器是实现高密度存储自整流忆阻器的关键。

基于自整流忆阻器的阵列有希望突破摩尔定律限制。高密度集成忆阻器件的突破为存算一体化技术打破冯诺依曼瓶颈，降低芯片能耗，提高计算效率带来希望。因而基于自整流器件的外围电路以及逻辑方案是迫切重要的。然而，关于利用自整流忆阻器实现非易失逻辑的研究报道仍处于较为空白的阶段。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种自整流忆阻器电路的存算一体化操作方法及应用，目的在于采用自整流忆阻器进行非易失逻辑操作，实现自整流忆阻器的数据存储与逻辑运算一体化的操作。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种自整流忆阻器电路的存算一体化操作方法，具体为：

基于不同的逻辑操作，设置自整流忆阻器的当前输入量进行数据存储与运算，实现不同的逻辑功能。

优选地，逻辑操作与控制信号之间的对应关系的获取方法，包括以下步骤：

建立经过操作后自整流忆阻器阻值状态与自整流忆阻器当前输入量之间的逻辑运算公式；其中，自整流忆阻器的当前输入量包括自整流忆阻器当前阻值状态、上电极施加电压情况、下电极施加电压情况以及对其的读取方向；

利用逻辑运算公式，获取不同自整流忆阻器当前输入量对应的逻辑操作；

或将自整流忆阻器P和自整流忆阻器Q的下电极相连；

在自整流忆阻器P的上电极施加正电压，且使自整流忆阻器Q的上电极接地；

通过调节自整流忆阻器P和自整流忆阻器Q的当前输入量，在正电压的施加下进行写操作或不操作，输出经过操作后的自整流忆阻器Q的阻值状态，获取Q_n+1←Q_n NIMP P逻辑操作；其中，自整流忆阻器的当前输入量为自整流忆阻器当前阻值状态；P和Q_n分别为自整流忆阻器P和自整流忆阻器Q的当前阻值状态；Q_n+1为经过操作后的自整流忆阻器Q的阻值状态。

优选地，逻辑运算公式为：