密度。高滨老师表示,终极目标是希望能与 M3D 高密度存储器拼密度,但这很难做到。清华大学现在在尝试用HBM的方式,把多片忆阻器堆叠起来。这就需要把片内忆阻器的尺寸尽量做小。其中面临的挑战就是忆阻器和晶体管的匹配问题,需要两者的共同优化,本质还是工艺。
高滨老师满怀期望的分享到:“未来,忆阻器还有可能会应用到高速存储,用忆阻器去研究忆阻器,就像用人去研究生物。这将是更高阶的智能。这个方向,我觉得在学术界,还是非常值得去探索的。但是短期落地还是有困难的。因为现在想做大规模的,无论是在工艺上,还是在算法上,都还存在很多挑战。不过,由高校牵头去探索,确实是一个非常好的方向。”
存算器件的发展与测试需求
类脑计算的研究,本身需要用到动力学特性,希望能看到电阻随时间怎么变。同时,希望有很多电阻状态,并且能监控每一个电阻状态的情况。其中,静态情况的保持,需要关注绝对的电阻数值;动态的,涉及到读和写的切换,速度越快越好。几纳秒的时钟内完成切换。
器件的测试结果,其实是没办法直接转换到芯片里面去做。在器件状态就得去做芯片方面的模拟测试。在静态测试转向动态测试,对于微安级的电流,需要有纳秒级别的写入或者读出,跟调控阻态的时候希望能有更精准的写和读,是相近的需求。
高滨老师表示,他们现在想做模仿类脑的神经形态器件,其实也是受限于设备。他分享说:“我们看到,近几年有一些这方面的研究,但是速度基本也都是在毫秒,也有可能是因为大脑就是毫秒,所以我们也就是做到毫秒。但如果能做到比大脑快,那肯定更好。”
现在超级神经元在毫秒量级,会有一个动力学的响应,器件可以做的很快,能做到纳秒量级的响应,是比生物量级快的一个超级大脑。我们相信,随着技术的不断进步和应用的不断拓展,存算一体技术将在更多领域发挥重要作用。
高滨
清华大学集成电路学院 副教授,博士生导师
高滨,现为清华大学集成电路学院长聘副教授。2008年本科毕业于北京大学物理学院,获得物理学学士学位;2013年博士毕业于北京大学信息科学技术学院微电子系,获得微电子学与固体电子学专业博士学位;读博期间曾赴新加坡南洋理工大学和美国斯坦福大学交流访问。2013年至2015年在北京大学信息科学技术学院做博士后,2015年加入清华大学微纳电子系,2017年晋升准聘副教授,2022年成为清华大学集成电路学院长聘副教授。
现主要从事先进存储器和存算一体芯片研究,在Science、Nature、Nature Electronics、Nature Nanotechnology、Nature Machine Intelligence等期刊发表论文200余篇,在微电子三大顶级会议(IEDM、VLSI和ISSCC)发表论文50余篇,总引用超过15000次。申请专利300余项。担任了IEDM、IRPS、EDTM、ICTA的sub-committee chair,DAC、IMW、IPFA的TPC member,在重要国际学术会议做特邀报告20余次。2020年获得国家青年人才项目支持,2024年获得国家高层次人才项目支持。获得中国电子学会自然科学一等奖、教育部自然科学二等奖、中国产学研合作创新成果奖、中国科协中国十大新锐科技人物、清华大学年度教学优秀奖和优秀博士学位论文指导教师等奖励。