Hardware Implementation of Neuromorphic Computing Using Large‐Scale Memristor Crossbar Arrays

神经形态工程学 横杆开关 记忆电阻器 冯·诺依曼建筑 计算机科学 计算机体系结构 计算机硬件 计算机工程 人工神经网络 电子工程 人工智能 工程类 电信 操作系统
作者
Yesheng Li,Kah‐Wee Ang
出处
期刊:Advanced intelligent systems [Wiley]
卷期号:3 (1) 被引量:152
标识
DOI:10.1002/aisy.202000137
摘要

Brain‐inspired neuromorphic computing is a new paradigm that holds great potential to overcome the intrinsic energy and speed issues of traditional von Neumann based computing architecture. With the ability to perform vector‐matrix multiplications and flexible tunable conductance, the memristor crossbar array (CBA) structure is one of the most promising candidates to realize neural cognitive systems. The boom in the development of memristive synapses and neurons has propelled the developments of artificial neural networks (ANNs) to emulate the highly hierarchically organized network of human brain in the past decade. To achieve this, realizing large scale, high‐density memristive CBAs is a prerequisite to constructing complex ANNs. Herein, the stringent requirements in device performance and array parameters for hardware ANNs are analyzed, and the efforts in addressing the associated challenges are discussed. Recent progress on the experimental demonstration of neuromorphic computing systems (NCSs) is presented. Recommendations for further performance optimization at the device, circuit, and algorithm levels are proposed. This Report serves as a guide for the hardware implementation of NCS based on large‐scale CBAs.

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