Floating‐Gate Synaptic Transistors for Energy‐Efficient Neuromorphic Computing

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作者
Nan Zhang,Yi Wang,Yujie Yan,Shujin Chen,Yu Zhang,Changsong Gao,Lingjie Sun,An Xie,Fangxu Yang,Wenping Hu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (8): e15605-e15605
标识
DOI:10.1002/adma.202515605
摘要

By integrating nonvolatile memory and processing, floating-gate synaptic transistors (FGSTs) have emerged as a pivotal platform for energy-efficient neuromorphic computing, overcoming limitations inherent in conventional Von Neumann architectures. These devices utilize a unique floating-gate layer to facilitate charge storage and manipulation. This review presents a comprehensive overview of recent advancements in FGST device design, focusing on innovative floating-gate structures, diverse floating-gate material systems, and advanced tunneling dielectric layers. These innovations have significantly enhanced synaptic performance, including near-linear conductance modulation, ultralow energy consumption, multilevel storage, extended retention times, and robust endurance characteristics. Consequently, FGSTs achieve remarkable pattern-recognition accuracy and effectively mimic complex biological plasticity rules. Moreover, their integration into neuromorphic sensory systems for vision, audition, touch, and neuronal behavior enables these devices to conduct high-fidelity real-time multimodal and reconfigurable processing. Despite these advancements, challenges persist in scaling synaptic energy to femtojoule levels, enhancing the mechanical flexibility of wearable electronics, improving operational stability, and developing large-scale synaptic devices array. This paper outlines strategic pathways in materials and architecture to steer the development of FGSTs toward highly efficient, brain-inspired neuromorphic hardware.
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