Development of an intelligent information processing device and circuit using silicon nanodisk array structures

利用硅纳米盘阵列结构开发智能信息处理器件和电路

• 批准号: 22240022
• 负责人: MORIE Takashi
• 金额: $ 31.62万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22240022/
• 关键词: ナノディスクアレイ構造; スパイキングニューロン; ＣＭＯＳデバイス; ゆらぎ; FinFET; CMOSデバイス

We have proposed and developed a spiking neuron device that consists of nanodisk array structures and a FinFET device, which is the most advanced CMOS device. The nanodisk array is fabricated using bio-nano-process and neutral beam etching techniques. A neuron part of this device is realized by a FinFET, and a synapse part consists of a nanodisk array. In spiking neuron models, generation of post-synaptic potentials, PSPs, is an essential function. For generating PSPs, we use a delay in electron hopping among nanodisks. Generated PSPs have fluctuation caused by stochastic electron movement, which can be used for neural information processing effectively using noise. We have analyzed electron movement in a nanodisk array by single-electron circuit simulation, and designed the nanostructure including a control electrode. We have also developed an advanced model of the modular-network self-organizing map, SOM, as an information processing model suitable for our nanodevice.

我们提出并开发了一种尖峰神经元器件，它由纳米盘阵列结构和FinFET器件组成，FinFET器件是最先进的CMOS器件。纳米盘阵列的制作采用生物纳米工艺和中性束刻蚀技术。该器件的神经元部分由FinFET实现，突触部分由纳米盘阵列组成。在尖峰发放神经元模型中，突触后电位（PSP）的产生是一个重要的功能。为了产生PSP，我们使用纳米盘之间的电子跳跃延迟。产生的PSP具有由随机电子运动引起的波动，其可用于有效地使用噪声的神经信息处理。我们通过单电子电路模拟分析了电子在纳米盘阵列中的运动，并设计了包括控制电极的纳米结构。我们还开发了一种先进的模块化网络自组织映射模型，SOM，作为适合我们的纳米器件的信息处理模型。

项目成果

知的画像認識技術と脳型LSI実装

智能图像识别技术及脑型LSI实现

• 发表时间: 2011
• 期刊: 電子情報通信学会誌
• 作者: 森江隆;石川聖二
• 通讯作者: 石川聖二

大局的画像領域分割のための領域ベース結合MRFモデルを実現するPWM方式画素回路アレイ

PWM像素电路阵列实现全局图像区域分割的基于区域的联合MRF模型

• 作者: 西 広海;秦 佑輔;松坂 建治;森江 隆
• 通讯作者: 森江 隆

Si単電子トランジスタにおけるexcited stateのゲート電圧による変化

Si 单电子晶体管中栅极电压引起的激发态变化

• 作者: 吉岡 勇;竹中 浩人;内田 貴史;有田 正志;藤原 聡;高橋 庸夫
• 通讯作者: 高橋 庸夫

A Silicon Nanodisk Array Structure Realizing Synaptic Response of Spiking Neuron Models with Noise

一种实现带噪声的尖峰神经元模型突触响应的硅纳米盘阵列结构

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Morie;H. Liang;Y. Sun;T. Tohara;M. Igarashi;and S. Samukawa
• 通讯作者: and S. Samukawa

ノイズを利用する脳型情報処理回路のためのナノデバイス

利用噪声的脑型信息处理电路的纳米器件

• 发表时间: 2011
• 作者: 森江隆;梁海超;孫意来;五十嵐誠;黄啓賢;寒川誠二
• 通讯作者: 寒川誠二