铁电突触器件及其应用的研究进展

类脑计算是后摩尔时代集成电路发展的重要方向,开发能够模拟理想突触行为的人工突触器件是构建神经元-突触-神经元连接方式的类脑计算芯片的关键.铁电薄膜材料具有独特的非易失性极化,极化的可塑性与生物突触的可塑性十分类似,因此铁电突触器件近年来受到了广泛关注.本文从器件突触功能模拟和类脑计算应用两个方面对铁电突触器件的研究进展进行了综述.结果表明,铁电突触器件具有两端和三端两种典型结构.除了能有效模拟生物突触功能,铁电突触器件还具有结构简单、功耗低、稳定性高、开关比大及编程速度快等优点.在应用层面,基于铁电突触的神经网络在图像识别方面的研究取得了一系列进展.此外铁电突触还被应用于触觉和视觉仿生.虽然取得了丰富的研究进展,但铁电突触器件目前仍停留在原理的提出和实验验证阶段,在突触性能调控机理、可靠性评价标准、阵列结构优化设计、高密度集成工艺、神经形态计算架构设计、新颖应用场景拓展等方面的研究都存在不小的挑战,这些也是未来铁电突触研究所要聚焦的方向.