Les neurotransistors verticaux de faible puissance imitent le calcul dendritique des neurones

Une voie importante pour le traitement de l’information, en particulier à la limite des ressources limitées, consiste à développer des dispositifs neuromorphiques dotés de fonctions similaires aux réseaux de neurones biologiques.

Dans une étude publiée dans Communications naturelles, le groupe du professeur Shang Dashan de l’Institut de microélectronique de l’Académie chinoise des sciences (IMECAS) a développé un transistor vertical à double grille électrolytique, appelé neurotransistor, avec une longueur de canal de 30 nm, des caractéristiques de mémoire à court terme et une empilabilité. pour l’intégration 3D. La puissance et l’énergie de lecture atteignent ~3,16 fW et ~30 fJ, ce qui est proche d’un niveau biologique.

Le transistor électrolytique utilise des matériaux électrolytiques avec des ions mobiles (tels que H⁺Li⁺Ô^2-) comme diélectrique de grille. La migration des ions entraînée par la tension de grille vers le canal produit des effets de mémoire à court terme à plusieurs niveaux de la conductance du canal, très similaires au comportement dendritique des neurones.

Les chercheurs ont utilisé les caractéristiques de mémoire à court terme des neurotransistors pour réaliser la fonction de calcul des dendrites dans les neurones biologiques, telle que l’intégration des dendrites et la détection des coïncidences. La capacité de calcul des dendrites est étendue à la reconnaissance de l’azimut et de la distance du son en intégrant des neurotransistors dans un réseau neuronal bionique de localisation du son.

Ce travail démontre non seulement le potentiel des neurotransistors en tant qu’éléments de base pour émuler les fonctions avancées des réseaux de neurones biologiques, mais propose également une nouvelle approche pour le développement de systèmes matériels informatiques neuromorphiques à haute densité et à faible énergie, orientés Edge, à partir d’un dispositif. niveau.