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隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長，傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的算力難以滿足海量數(shù)據(jù)的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統(tǒng)性能的路徑正面臨技術(shù)極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構(gòu)，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統(tǒng)，實現(xiàn)計算能力的飛躍。 目前被廣泛使用的經(jīng)典馮·諾依曼計算架構(gòu)下數(shù)據(jù)存儲與處理是分離的，存儲器與處理器之間通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在面向大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用場景中，這種計算架構(gòu)已成為高性能低功耗計算系統(tǒng)的主要瓶頸之一：數(shù)據(jù)總線的有限帶寬嚴(yán)重制約了處理器的性能與效率，且存儲器與處理器之間存在嚴(yán)重性能不匹配問題。憶阻器存算一體系統(tǒng)把傳統(tǒng)以計算為中心的架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)為中心的架構(gòu)，其直接利用阻變器件進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲與處理，通過將器件組織成為交叉陣列形式，實現(xiàn)存算一體的矩陣向量乘計算。憶阻器存算一體系統(tǒng)可以避免數(shù)據(jù)在存儲和計算中反復(fù)搬移帶來的時間和能量開銷，消除了傳統(tǒng)計算系統(tǒng)中的“存儲墻”與“功耗墻”問題，可以高效、并行的完成基礎(chǔ)的矩陣向量乘計算，未來極有潛力成為支撐人工智能等新興應(yīng)用的核心技術(shù)。 清華大學(xué)吳華強教授團隊實現(xiàn)了材料與器件、電路設(shè)計、架構(gòu)和算法的軟硬件協(xié)同等多方面原始創(chuàng)新，解決了系統(tǒng)精度損失等被廣泛關(guān)注的難題： 材料與器件創(chuàng)新。科研團隊選擇了電學(xué)特性穩(wěn)定的二氧化鉿作為憶阻層核心材料，提出了通過插入少量氧化鋁層來固定離子分布、抑制晶粒間界形成的新理論，提出了引入熱增強層的新原理器件結(jié)構(gòu)，成功抑制了憶阻器非理想特性的產(chǎn)生。 電路設(shè)計創(chuàng)新。開發(fā)了一套憶阻器與晶體管的混合電路設(shè)計方法，提出“差分電阻”設(shè)計思想，采取源線電流鏡限流設(shè)計，抑制了憶阻器電路中可能產(chǎn)生的各種計算誤差。 算法創(chuàng)新。提出了混合訓(xùn)練算法，僅用小數(shù)據(jù)量訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并只更新最后一層網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重，即可將存算一體硬件系統(tǒng)的計算精度達(dá)到與軟件理論值相同的水平。 “技術(shù)鏈”創(chuàng)新。從“單點技術(shù)突破”拓展到“技術(shù)鏈突破”，開發(fā)了針對憶阻器存算一體芯片的電子設(shè)計自動化（EDA）工具，打通了從電路模塊設(shè)計到系統(tǒng)綜合再到芯片驗證的設(shè)計全流程。 上述理論和方法發(fā)表于《自然》《自然·納米技術(shù)》《自然·通訊》等國際頂級期刊，以及被譽為“集成電路奧林匹克”的“國際固態(tài)電路大會”等頂級學(xué)術(shù)會議。研究成果被“國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖”和30多部綜述文章長篇幅引用。團隊已在該研究方向申請國內(nèi)外專利72項，其中30項已獲得授權(quán)，知識產(chǎn)權(quán)完全自主可控。 團隊已研制出全球首款憶阻器存算一體芯片和系統(tǒng)，集成了8個憶阻器陣列和完整的外圍控制電路，以更小的功耗和更低的硬件成本大幅提升了計算設(shè)備的算力。全系統(tǒng)的計算能效比當(dāng)前主流的人工智能計算平臺——圖形處理器（GPU）高兩個數(shù)量級。團隊還設(shè)計了一款基于130nm工藝研制的完整憶阻器存算一體芯片，在MNIST數(shù)據(jù)集上計算速度已超過市面上28nm工藝的四核CPU產(chǎn)品近20倍，能效有近千倍的優(yōu)勢。

項目成果/簡介:隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)興起，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長，傳統(tǒng)計算系統(tǒng)的算力難以滿足海量數(shù)據(jù)的計算需求。與此同時，摩爾定律逐漸放緩，單純依靠提高集成度、縮小晶體管尺寸來提升芯片及系統(tǒng)性能的路徑正面臨技術(shù)極限，通過引入憶阻器新器件、模擬計算新范式、存算一體新架構(gòu)，將拓展出全新的高性能人工智能芯片與系統(tǒng)，實現(xiàn)計算能力的飛躍。

傳統(tǒng)計算機采用分立的處理器和存儲器，所有計算數(shù)據(jù)都要通過總線進(jìn)行搬運，造成了存儲墻、功耗墻等突出問題。基于憶阻器的神經(jīng)形態(tài)器件能夠在物理層面模擬生物突觸、神經(jīng)元信息處理功能，從而實現(xiàn)局域的存算融合，從根本上解決馮諾依曼瓶頸，帶來巨大的性能和能效提升。

已有樣品/n垂直結(jié)構(gòu)的高密度三維交叉陣列，結(jié)合了3D-Xpoint以及3D-NAND兩種架構(gòu)的優(yōu)勢，具有制備工藝簡單，成本低廉以及集成密度高等優(yōu)點。劉明團隊在前期四層堆疊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上（IEDM 2015 10.2、VLSI 2016 8.4）實現(xiàn)了8層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，進(jìn)一步驗證了RRAM三維結(jié)構(gòu)微縮至5nm以下的可能性。

本發(fā)明公開了一種基于憶阻器的邏輯門電路；非門電路包括第一多路選擇器、第二多路選擇器、第一電阻、第一憶阻器和第一接地開關(guān)；第二多路選擇器的一路作為非門輸入端；第一電阻一端作為非門輸出端。與非門電路包括第三、第四、第五多路選擇器、第二電阻、第二憶阻器、第三憶阻器、第二接地開關(guān)和第三接地開關(guān)；第四多路選擇器的一路作為與非門第一輸入端；第五多路選擇器的一路作為與非門第二輸入端。第二電阻一端作為與非門輸出端。或非門電路包括

        技術(shù)成熟度：技術(shù)突破         傳統(tǒng)CMOS工藝的圖形處理器通常是由探測、存儲、處理等多個分立系統(tǒng)構(gòu)成，不可避免的增加了集成電路的復(fù)雜性、功耗和成本，憶阻器在新型信息存儲器件、存算一體化技術(shù)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用潛力。         研發(fā)團隊發(fā)展的感存算一體化新型光電憶阻材料與器件能夠解決傳統(tǒng)人工視聽覺系統(tǒng)在容量、集成度、速度等方面的技術(shù)瓶頸問題，是實現(xiàn)高效智能視聽覺傳感系統(tǒng)的基礎(chǔ)。研發(fā)團隊首次在基于氧化鎢材料憶阻突觸器件的視聽覺系統(tǒng)中模擬了速度檢測的多普勒頻移信息處理，進(jìn)而實現(xiàn)高通濾波和處理具有相對時序和頻移的尖峰數(shù)據(jù)。這些結(jié)果為視聽覺運動感知的模擬提供了新機會，促進(jìn)了其在未來神經(jīng)形態(tài)傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

已有樣品/n基于HZO鐵電FinFET的混合存儲器件。該器件在電荷俘獲模式下，表現(xiàn)出高耐 久性（>1012），高操作速度（<20ns），良好的數(shù)據(jù)保持特性（104@85oC），與DRAM 的性能相近，為在SOC芯片及CPU芯片中集成嵌入式DRAM提供了可能。當(dāng)器件工作在 電籌翻轉(zhuǎn)模式下的時候，器件表現(xiàn)出非常好的數(shù)據(jù)保持特性（>10年）以及對讀取 信號串?dāng)_的免疫能力，使該器件同時具有優(yōu)越的不揮發(fā)存儲特性。

在煉油、石油化工生產(chǎn)過程中，換熱器不僅是保證生產(chǎn)過程正常運轉(zhuǎn)不可缺少的設(shè)備，而 且是回收生產(chǎn)過程中存在的大量余熱并加以充分利用的重要設(shè)備。 調(diào)查顯示90%以上的換熱器存在污垢問題，在工業(yè)生產(chǎn)過程中由于污垢造成的浪費和損失 非常嚴(yán)重。在美國和英國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，污垢造成的總損失約占國內(nèi)生產(chǎn)總值的0.25%。污 垢是在與流體相接觸的過程中，固體表面上逐漸積聚起來的一層固態(tài)或軟泥狀物質(zhì)。污垢會降 低換熱設(shè)備運行效率，加大換熱設(shè)備的功率消耗。換熱器結(jié)垢后，不但造成換熱器能力下降， 裝置能耗增加，還導(dǎo)致?lián)Q熱器運轉(zhuǎn)周縮短，嚴(yán)重時將造成裝置加工能力下降甚至導(dǎo)致非計劃停 工檢修，影響裝置的安全穩(wěn)定長周期運行。 表面工程技術(shù)通過改變材料表面的特性，可以有效強化冷凝傳熱和防治污垢在傳熱表面的 沉積。因此，解決換熱設(shè)備，尤其是伴有相變傳熱的冷凝器等的結(jié)垢和傳熱強化問題，在日益 強調(diào)節(jié)能降耗的今天，具有特別重要的意義。相對于其他諸如添加功能化學(xué)品、采用流化床、 施加物理場等方法，表面工程技術(shù)方法具有更寬的適用范圍。 華東理工大學(xué)針對在用涂層熱阻高、壽命短等問題，開發(fā)出納米強化復(fù)合鎳基金屬涂層， 強化了涂層的阻垢耐蝕性能，并有很好的強化冷凝性能，并應(yīng)用到焦化裝置的富胺液加熱器， 節(jié)能效果顯著。

已有樣品/n64Mb ReRAM 芯片和內(nèi)嵌ReRAM IP 的SOC 由紫光國芯等單位共同設(shè)計，在實現(xiàn)基于ReRAM 存儲機理和單元特性的讀寫電路、芯片構(gòu)架、可測試性設(shè)計、冗余設(shè)計、糾錯設(shè)計和系統(tǒng)訪問管理等關(guān)鍵技術(shù)方面實現(xiàn)了突破和創(chuàng)新。兩款芯片均已經(jīng)在相關(guān)驗證系統(tǒng)完成了應(yīng)用演示等相關(guān)測試，其中64Mb ReRAM 芯片可成功實現(xiàn)數(shù)據(jù)文件、圖形文件及多媒體文件的讀寫編輯及實時播放操作，在功耗、速度和壽命等方面取得了令人滿意的效果。

本發(fā)明公開了一種阻性傳感器陣列測量裝置，所述阻性傳感器陣列為共用行線和列線的阻性傳感器陣列；該測量裝置包括：標(biāo)準(zhǔn)電阻行，其包括一行N個標(biāo)準(zhǔn)電阻，被增設(shè)于阻性傳感器陣列中，從而得到一個新的共用行線和列線的（M+1）×N電阻陣列；（M+1）個運算放大器，與電阻陣列的（M+1）條行線一一對應(yīng)，各運算放大器的反相輸入端、輸出端分別通過一根連接線與其所對應(yīng)行線連接；控制器，其具有至少(M+1)個IO端口以及至少N個ADC采樣端口，其中的(M+1)個IO端口與（M+1）個運算放大器的同相輸入端一一對應(yīng)連接，其中