一種適用于大規(guī)模憶阻網(wǎng)絡(luò)的憶阻器單元解析建模策略*

胡煒 廖建彬 杜永乾

1) (福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院, 福州 350116)

2) (集美大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院, 福建省船舶與海洋工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廈門 361021)

3) (西北工業(yè)大學(xué)深圳研究院, 深圳 518057)

4) (西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院, 西安 710072)

憶阻網(wǎng)絡(luò)是一種基于憶阻器單元的大規(guī)模非線性電路, 在下一代人工智能、生物電子、高性能存儲(chǔ)器等新興研究領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用.描述憶阻器單元物理和電學(xué)特性的模型對(duì)憶阻網(wǎng)絡(luò)的性能仿真具有顯著影響.然而, 現(xiàn)有模型主要為非解析模型, 應(yīng)用于憶阻網(wǎng)絡(luò)分析時(shí)可能存在收斂性問題.因此, 提出了一種基于同倫分析法(homotopy analysis method, HAM)的憶阻器單元解析建模策略, 該策略具有解析性和收斂性優(yōu)化的特點(diǎn), 可提高憶阻器單元和相應(yīng)憶阻網(wǎng)絡(luò)的收斂性.此外, 還提出了一種面向憶阻器單元模型的驗(yàn)證準(zhǔn)則, 以驗(yàn)證模型在大規(guī)模憶阻網(wǎng)絡(luò)中的適用性.通過憶阻器單元和憶阻矩陣網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)時(shí)演化實(shí)驗(yàn)以及與傳統(tǒng)非解析(數(shù)值)方法的比較, 驗(yàn)證了所提策略的解析性和收斂性優(yōu)勢(shì); 利用不同類型憶阻器單元和輸入的實(shí)驗(yàn), 驗(yàn)證了該策略的擴(kuò)展性.進(jìn)一步地, 基于上述實(shí)驗(yàn), 揭示了憶阻網(wǎng)絡(luò)仿真出現(xiàn)收斂性問題的潛在原因.該策略可應(yīng)用于基于憶阻網(wǎng)絡(luò)的新興研究.

1 引 言

憶阻器是一種由多層納米薄膜組成的新型微納器件, 具有高非線性和非易失性開關(guān)的特點(diǎn), 能夠以非易失方式“記憶”流經(jīng)的電荷和磁通量, 具體體現(xiàn)為內(nèi)部狀態(tài)變量和……