面對大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn),人們對高性能存儲和計算芯片的需求愈加迫切。然而隨著器件微縮,現(xiàn)有摩爾定律即將失效。另外,傳統(tǒng)馮·諾依曼計算機架構中的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸也極大地限制了海量信息的實時處理。憶阻器具有高速、低功耗、高擦寫次數(shù)、易于微縮、與CMOS工藝兼容且便于3D集成等優(yōu)點,有望替代閃存成為后摩爾時代的主力非易失性存儲器。此外,憶阻器在非易失性邏輯運算、神經形態(tài)計算等領域展現(xiàn)出了巨大的潛力,可以實現(xiàn)存儲與計算的融合,突破傳統(tǒng)馮·諾依曼數(shù)據(jù)傳輸瓶頸。因此,基于憶阻器的存算一體技術研究吸引了越來越多的研究關注。本文針對基于憶阻器的非易失性邏輯運算中的不足之處,在器件、邏輯算法、級聯(lián)問題、計算架構等關鍵問題上對現(xiàn)有基于憶阻器的二值布爾邏輯運算進行了補充與完善;在材料與器件制備、憶阻機理、多值邏輯算法與功能設計等方面開展了基于憶阻器的多值邏輯相關研究;并首次將憶阻器與可逆邏輯結合,從電路仿真方面開展了相關研究,為未來計算與存儲融合的新型計算機架構提供了理論基礎與原始創(chuàng)新。相關研究成果概述如下:（1）在二值布爾邏輯研究方面,本文基于1T1R憶阻器件,通過電學性能測量對其憶阻導電機制和電荷輸運機制進行了... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：177 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 憶阻器簡介
    1.3 憶阻器的重要應用
    1.4 基于憶阻器的非易失性狀態(tài)邏輯研究概述
    1.5 本文的選題意義、研究內容及結構安排
2 基于1T1R憶阻器件的布爾邏輯實現(xiàn)研究
    2.1 引言
    2.2 基于1T1R器件的基本布爾邏輯實現(xiàn)研究
    2.3 基于1T1R器件的邏輯級聯(lián)研究
    2.4 基于1T1R陣列的計算架構與復雜邏輯功能實現(xiàn)
    2.5 本章小結
3 基于憶阻器件的多值狀態(tài)邏輯研究
    3.1 引言
    3.2 基于Ag摻雜GeTe憶阻器件的多電阻狀態(tài)轉變特性研究
    3.3 基于憶阻器多電阻狀態(tài)轉變特性的三值邏輯完備集算法研究
    3.4 基于HfOx憶阻器件量子電導特性的三值邏輯完備集實現(xiàn)
2/Zr:SiO₂/C:SiO₂/TiN憶阻器件的多值邏輯優(yōu)化設計">    3.5 基于Pt/C:SiO₂/Zr:SiO₂/C:SiO₂/TiN憶阻器件的多值邏輯優(yōu)化設計
    3.6 本章小結
4 基于憶阻陣列的可逆邏輯實現(xiàn)研究
    4.1 引言
    4.2 憶阻陣列制備與憶阻模型建立
    4.3 基于憶阻陣列的基本可逆邏輯門構建與仿真測試
    4.4 基于憶阻可逆邏輯門的級聯(lián)與四則運算
    4.5 本章小結
5 總結與展望
    5.1 全文總結
    5.2 對未來研究工作的展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀博士學位期間發(fā)表論文目錄
附錄2 攻讀博士學位期間發(fā)表專利目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Memcomputing: fusion of memory and computing[J]. Yi LI,Yaxiong ZHOU,Zhuorui WANG,Xiangshui MIAO.  Science China（Information Sciences）. 2018(06)
[2]基于整流特性的RRAM無源交叉陣列研究進展[J]. 張康瑋,龍世兵,劉琦,呂杭炳,李穎弢,王艷,連文泰,王明,張森,劉明.  中國科學:技術科學. 2011(04)
[3]Progress in rectifying-based RRAM passive crossbar array[J]. ZHANG KangWei,LONG ShiBing,LIU Qi,L HangBing,LI YingTao,WANG Yan, LIAN WenTai,WANG Ming,ZHANG Sen & LIU Ming Laboratory of Nano-Fabrication and Novel Devices Integrated Technology,Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China.  Science China（Technological Sciences）. 2011(04)
[4]基于I-V特性的阻變存儲器的阻變機制研究[J]. 李穎弢,劉明,龍世兵,劉琦,張森,王艷,左青云,王琴,胡媛,劉肅.  微納電子技術. 2009(03)
[5]阻變式存儲器存儲機理[J]. 王永,管偉華,龍世兵,劉明,謝常青.  物理. 2008(12)
[6]論三進制數(shù)字系統(tǒng)[J]. 鄭啟倫.  電子計算機動態(tài). 1978(12)

碩士論文
[1]新型量子邏輯門的構造方法的研究與實現(xiàn)[D]. 陳賽.揚州大學 2017
[2]一位十進制與二進制轉換的可逆計算模型設計與研究[D]. 何泰然.重慶大學 2017
[3]16位可逆算術邏輯運算單元（ALU）的研究與設計[D]. 王朝正.東華大學 2017



本文編號：3042333