Development of artificial intelligence hardware using magnetic tunnel junctions

使用磁隧道结开发人工智能硬件

• 批准号: 20H05655
• 负责人: 久保田 均
• 金额: $ 128.54万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05655/
• 关键词: 人工スピンアイス; 強磁性トンネル接合; リザーバ計算; 磁性薄膜; ナチュラルコンピューティング; リザバー計算; 静磁気的結合; フラストレーション

本研究では人工スピンアイスを物理リザバー計算に適用し、高い計算性能と高集積化の両立に道を開く事を目指している。本年度の研究内容を以下に述べる。・人工スピンアイスネットワーク試料の作製と評価　パーマロイ薄膜を用いて、ランダムな迷路構造を有する細線パターンを作製し磁気特性を評価した。人工スピンアイスを構成するセルの磁気特性を実験とシミュレーションにより調べた。長いStadium Shape形では磁気渦がセル端部に生成し、比較的小さな磁界で一斉反転を引き起こすことがわかった。この結果に基づき強磁性トンネル接合からなるハニカム格子人工スピンアイスネットワーク試料を作製した。ピッチサイズを2-1.04ミクロンの範囲で変化させ、72個中の62個のセルに個別に上部電極を接続した。磁気抵抗曲線の測定の結果、磁気抵抗か高くかつ抵抗値のばらつきが少ない良好な磁気抵抗特性を得た。・リザバー計算シミュレーション　72個のセルからなるハニカム格子人工スピンアイスネットワーク試料を想定したシミュレーションを行った。磁界パルスの波形が計算性能に大きな影響を与えることがわかった。また、人工スピンアイスのトポロジカルな性質に着目したシミュレーションを行い、計算性能を評価した。・リザバー計算実験・解析　ランダムな迷路構造パターンに成形した試料を用いてレザバー計算を行った。磁界印加機構とカー効果顕微鏡システムをソフトウェアにより同期的に制御した。解析の結果、迷路構造パターンの中で磁化方向が大きく変化する部分が非線形演算に大きく寄与することが明らかになった。・設計ツール開発　迷路構造を有する複雑な形状からなるリザバーのシミュレートを可能とする拡張を行った。加えて計算ツールを用いたシミュレーションを行いツールのインタフェイスの改良を行った。ツールの普及を助けるより簡便な操作での利用が可能となった。

The purpose of this study is to improve the performance of physical calculation, high-performance calculation, high-performance calculation and high-performance calculation. The contents of this year's research are described below. In this paper, we use the material to make the thin film, which is made of the thin film and the magnetic properties. This is due to the fact that the properties of the magnetic field are different from each other. The long Stadium Shape-shaped magnetic field is generated at the end, and the magnetic field is smaller than that of the magnetic field. The results show that the magnetic field is very strong, and the material is used to make the material. Please contact the upper part of the battery in the range of 2-1.04, 72, 62, and so on. The results of the magnetic resistance curve test, the high magnetic resistance, the high magnetic resistance, the low magnetic resistance, the good magnetic resistance, the high magnetic resistance, the good magnetic resistance. This is the first time to calculate the number of cases in which you want to know that there are 72 cases in which you want to know that you are going to have a problem. The magnetic field is very important for calculating the performance of the wave form. This is an example of how to calculate the performance of the computer. The calculation is parsed, the lost is made, the forming is completed, the material is calculated using the computer. The magnetic Inca machine is responsible for the control of the system in the same period. The analysis of the results shows that the part of the non-linear calculus in the direction of magnetization in the maze is sent to the computer. The design is designed to get lost. There is a copy of the shape. There is a copy of the shape. It is possible that it is difficult to get lost. Add a few words to calculate the number of lines in order to improve the line. To make use of the possibility of popularizing the public to help the operation of the poop.

项目成果

微細構造を有する磁性体中の磁壁運動を用いたリザーバコンピューティングのシミュレーション

利用微结构磁性材料中的磁畴壁运动模拟储层计算

• 发表时间: 2021
• 作者: 野村 光;高橋 一貴;延壽 耕平;後藤 穣;鈴木 義茂
• 通讯作者: 鈴木 義茂

The effect of fine pattern on the magnetization process in in-plain magnetized ferromagnets

精细图案对面内磁化铁磁体磁化过程的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Kubota;K. Yakushiji;T. Taniguchi;S. Tamaru;T. Yamamoto;S. Tsunegi;A. Sugihara;H. Nomura;Y. Suzuki
• 通讯作者: Y. Suzuki

Numerical simulation of reservoir computing with patterned nano-magnets

图案化纳米磁体储层计算的数值模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: Hikaru Nomura;Kwan Hon;Yuki Kuwabiraki;Kazuki Takahashi;Minori Goto;Ryoichi Nakatani and Yoshishige Suzuki
• 通讯作者: Ryoichi Nakatani and Yoshishige Suzuki

大阪大学基礎工学研究科鈴木研究室

大阪大学大学院工学研究科铃木实验室

Magnetization process of a single MTJ cell in artificial spin ice

人工旋转冰中单个MTJ细胞的磁化过程

• 发表时间: 2023
• 作者: H. Kubota;S. Tsunegi;K. Yakushiji;T. Taniguchi;S. Tamaru;T. Yamamoto;A. Sugihara;H. Nomura;Y. Suzuki
• 通讯作者: Y. Suzuki