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[发明专利]一种神经网络中神经元随机失活的实现方法-CN202211580031.X在审
发明人：王宗巍;单林波;秦雅博;凌尧天;蔡一茂;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-12-09 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明提出了一种神经网络中神经元随机失活的实现方法，属于半导体、人工智能和神经形态计算技术领域。本发明利用叠层器件的阈值电压可调特性，完成神经网络dropout功能，与传统CMOS实现dropout功能相比，面积消耗小，对未来新型神经网络加速芯片的研究有着重要意义。
一种神经网络神经元随机实现方法

[发明专利]一种面向存内计算的存储器阻值校准方法-CN202211554400.8在审
发明人：蔡一茂;凌尧天;王宗巍;高一;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-12-06 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： G11C29/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种面向存内计算的存储器阻值校准方法，属于半导体和存内计算技术领域。该方法利用存内计算网络的特性，针对新型存储器器件的两种不同电阻变化特性，设置参考列器件全部为HRS或LRS时，在工作列输出电流中减去大部分来自于HRS或LRS的误差电流，得到校正电流，再通过参考电阻最终输出矫正后的电压信号。利用本发明提供的方法，将不同阻值‑温度关系的新型存储器交叉点阵中器件的阻值得到矫正，从而保障基于新型存储器的存内计算芯片在广泛环境温度下的性能。
一种面向计算存储器阻值校准方法

[发明专利]一种可塑神经元电路及其应用-CN202211422830.4在审
发明人：蔡一茂;单林波;凌尧天;秦雅博;王宗巍;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2022-11-15 - 公布日： 2023-02-03 - 主分类号： G06N3/06 文献下载
摘要：本发明提出了一种可塑神经元电路及其应用，属于半导体、人工智能和神经形态计算技术领域。本发明将忆阻器件和易失器件叠加构成顶电极、易失层、非易失层、低电极叠层器件，该叠层器件作为LIF型脉冲神经元，该脉冲神经元串联一个电阻或者晶体管充当神经元的细胞膜的泄露电阻，随后与寄生电容连接，该寄生电容作为充电电容与电压源共同完成神经元激励。本发明通过改变非易失层电阻来调节神经元可塑性。器件结构和调控方式都比较简单，而且功耗较低，对未来的神经形态芯片的研究有着重要意义。
一种可塑神经元电路及其应用

[发明专利]一种基于非线性器件的原位自激活神经网络电路及神经网络运算方法-CN202010783712.0有效
发明人：王宗巍;蔡一茂;鲍盛誉;凌尧天;喻志臻;康健;郑琪霖;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-08-06 - 公布日： 2023-01-17 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于非线性器件的原位自激活神经网络电路及神经网络运算方法。该原位自激活神经网络电路包含多层，其中至少一层包含输入模块、IMT‑RRAM阵列和输出模块：所述输入模块，用于将神经网络的该层向量信号的模拟量传递给IMT‑RRAM阵列进行运算；所述IMT‑RRAM阵列，包含多个存储单元，每个存储单元包含一个IMT‑RRAM器件即绝缘体‑金属转变式自选择阻变存储器；所述输出模块，用于将IMT‑RRAM阵列的计算结果的模拟信号传递到下一层。本发明实现了先激活再乘加的神经网络架构，在保持原有神经网络架构运算精度的同时，节省了大量的面积和外围电路带来的功耗。
一种基于非线性器件原位激活神经网络电路运算方法

[发明专利]一种铁电电容耦合神经网络电路结构及神经网络中向量与矩阵的乘法运算方法-CN201910822008.9有效
发明人：王宗巍;蔡一茂;凌尧天;郑琪霖;鲍盛誉;喻志臻;陈青钰;鲍霖;吴林东;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-09-02 - 公布日： 2022-10-14 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明涉及一种铁电电容耦合神经网络电路结构及神经网络中向量与矩阵的乘法运算方法。该铁电电容耦合神经网络电路结构包括基于铁电电容的权值阵列，以及与权值阵列连接的外部电路结构；权值阵列的每一个权值单元包含一个场效应晶体管和一个铁电电容。外部电路结构包括多路选择器和神经元电路。将训练好的神经网络的权值预先写入到权值矩阵中；使用互补时钟控制多路选择器和神经元电路中的开关，实现神经网络中向量与矩阵的乘法运算。本发明利用铁电电容的非易失多值特性，通过电容电荷积累与电荷重分配的特性，可以高速度、低功耗地完成向量与矩阵的乘法，电路结构简单，与现有CMOS工艺兼容，对未来神经网络加速芯片的研究有着重要意义。
一种电容耦合神经网络电路结构向量矩阵乘法运算方法

[发明专利]一种基于阻变存储器的1T2R存储单元及其制备方法-CN201910822009.3有效
发明人：蔡一茂;凌尧天;王宗巍;刘毅华;方亦陈;肖韩;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-09-02 - 公布日： 2022-10-14 - 主分类号： H01L27/24 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于阻变存储器的1T2R存储单元及其制备方法。该基于阻变存储器的1T2R存储单元包括一个MOSFET晶体管和两个阻变存储器，所述两个阻变存储器位于所述MOSFET晶体管的漏端，与所述MOSFET晶体管串联。所述MOSFET晶体管的漏端连接两根位线，所述两根位线分别和所述两个阻变存储器连接；所述两根位线中当一根位线为高电平时另外一根位线处于低电平。本发明充分利用了因为引入MOSFET所带来的阻变存储器阵列的面积冗余，使得在相同存储精度下，存储容量提高一倍，或者在相同存储容量下，存储精度提高一倍，对未来阻变存储器高密度集成有着重要的意义。
一种基于存储器 t2r 存储单元及其制备方法

[发明专利]一种卷积神经网络最大池化层电路-CN202011564118.9有效
发明人：蔡一茂;凌尧天;王宗巍;鲍盛誉;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2020-12-25 - 公布日： 2022-05-20 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明公开了一种卷积神经网络最大池化层电路，包含两个选通器、一个模拟数字转化器和一个阻值变化单元，阻值变化单元的两端分别连接两个选通器的输出端，其中第一选通器的一输入端接外部输入信号r1，另一输入端接地，控制端接外部控制信号c1；第二选通器的一输入端接前端电路的阻值变化单元交叉阵列中一根位线的输出，另一输入端接地，控制端接外部控制信号c1的逻辑取反信号；所述模拟数字转化器的模拟输入端与第二选通器的输出端相连，输出为数字信号，控制端连外部控制信号c2。该最大池化层电路利用阻值变化单元的内在机理完成小阵列中最大值的寻找，相比传统CMOS电路结构得到极大的简化，能够极大提升神经网络加速芯片的速度并降低能耗。
一种卷积神经网络最大池化层电路

[发明专利]一种高密度存储器交叉点阵-CN202111385647.7在审
发明人：蔡一茂;凌尧天;王宗巍;秦雅博;黄如 -专利权人：北京大学;北京超弦存储器研究院
申请日： 2021-11-22 - 公布日： 2022-02-25 - 主分类号： G11C5/02 文献下载
摘要：本发明公布了一种高密度存储器交叉点阵，属于半导体技术领域。该存储器交叉点阵包括一系列互相垂直的导线，横向的导线之间互相平行，称之为字线；纵向的导线之间互相平行，称之为位线，每根字线与每根位线之间都互相垂直且存在交叉点，若字线共M根，位线共N根，则交叉点阵存在M×N个交叉点，在字线和位线上分别周期性设有锚点结构。本发明不仅增加了导线的粘附性，且降低了导线电阻，缓解了大规模阵列中电压降的问题，对超大规模新型存储器点阵的制备具有重要意义。
一种高密度存储器交叉点阵

[发明专利]一种可调随机振荡器及其应用-CN202111142701.5在审
发明人：王宗巍;鲍霖;蔡一茂;凌尧天;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2021-09-28 - 公布日： 2021-12-31 - 主分类号： G06F7/58 文献下载
摘要：本发明公布了一种可调随机振荡器及其应用，该可调随机振荡器由可调电阻与叠层器件串联形成，叠层器件包括金属顶电极，阈值开关材料层，阻变材料层和金属底电极，通过改变可调电阻的阻值以及阻变材料的电阻实现随机性和采样帧间隔的调节。本发明可调随机振荡器适用于压缩感知采样系统，可调随机振荡器输出的周期性电压信号作为传输门和数模转换器的使能信号，当可调随机振荡器的输出电压超过传输门和模数转换器的使能电压后，模数转换器开始采集外界信号；当可调随机振荡器的输出电压低于传输门和模数转换器的使能电压后，采集停止，压缩感知采样系统完成采样帧。本发明实现了低成本、高效率的信息采集，对搭建万物互联的信息网络有着重要意义。
一种可调随机振荡器及其应用

[发明专利]一种基于铁电存储器的神经网络电路及其控制方法-CN201910753677.5有效
发明人：蔡一茂;凌尧天;王宗巍;郑琪霖;喻志臻;鲍霖;吴林东;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-08-15 - 公布日： 2021-04-30 - 主分类号： G06F17/16 文献下载
摘要：本发明提供一种基于铁电存储器的神经网络电路及其控制方法，属于半导体(semiconductor)、和CMOS混合集成电路技术领域。本发明通过创新的电路设计，使得向量与矩阵的乘法运算有了新型的解决方式。这种解决方式利用电容电荷积累与电荷重分配的特性，可以高速度、低功耗地完成向量与矩阵的乘法，且具有电路结构简单，与现有CMOS工艺兼容的特性，对未来新型神经网络加速芯片的研究有着重要意义。
一种基于存储器神经网络电路及其控制方法

[发明专利]一种基于CMOS工艺平台的氧化物忆阻器及其制备方法-CN201811566355.1有效
发明人：蔡一茂;凌尧天;王宗巍;方亦陈;肖韩;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2018-12-19 - 公布日： 2020-10-09 - 主分类号： H01L45/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于CMOS工艺平台的氧化物忆阻器及其制备方法，在不影响CMOS电路性能和可靠性的前提下，通过专门设计的工艺流程在片上集成性能良好、稳定的忆阻器，解决了忆阻器阵列与传统CMOS电路集成的问题，并可有效解决置位过冲电压和泄露电流的问题。通过本发明的方法可以利用忆阻器的高集成度、低功耗等特性来制作阻变存储芯片，更进一步可利用忆阻器的缓变特性等来实现AI芯片的制作，对未来阻变存储器芯片和基于阻变存储器的AI芯片研究都有着重要的意义。
一种基于 cmos 工艺平台氧化物忆阻器及其制备方法

[发明专利]一种氧化物忆阻器及其集成方法-CN201811555663.4有效
发明人：蔡一茂;方亦陈;王宗巍;凌尧天;肖韩;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2018-12-19 - 公布日： 2020-09-08 - 主分类号： H01L45/00 文献下载
摘要：本发明公布了一种氧化物忆阻器及其集成方法，基于当前集成电路制造业标准CMOS后端工艺，通过专门设计的工艺流程来来实现氧化物忆阻器的制备，减小忆阻器对后端工艺的影响，以更好地兼容后端工艺。本发明使得在普通传统CMOS工艺线上制作忆阻器及其阵列成为可能。此外，忆阻器有助于研究阻变机理、可靠性、耐久性等等大规模制备相关的能力，对于新一代存储器以及人工神经网络的研究有着重要意义。
一种氧化物忆阻器及其集成方法

[发明专利]一种基于CMOS制备工艺的氧化物非易失性存储器及其制备方法-CN201811555661.5有效
发明人：王宗巍;蔡一茂;凌尧天;方亦陈;肖韩;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2018-12-19 - 公布日： 2020-09-08 - 主分类号： H01L45/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于CMOS制备工艺的氧化物非易失性存储器及其制备方法，克服了现有存储器阵列与CMOS后端工艺集成的问题，通过合理设计和优化工艺流程使得材料和工艺在兼容现有CMOS后端工艺基础上，同时实现高性能、高可靠存储和电子突触特性的存储器阵列芯片。本发明有助于研究阻变存储器的阻变机理、可靠性、耐久性等等大规模制备相关的能力，对于新一代存储器以及人工神经形态器件和芯片的研究有着重要意义。
一种基于 cmos 制备工艺氧化物非易失性存储器及其方法

[发明专利]一种双模阻变存储器件及其制备方法-CN201910903216.1在审
发明人：王宗巍;蔡一茂;康健;鲍盛誉;凌尧天;喻至臻;陈青钰;鲍霖;吴林东;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-09-24 - 公布日： 2020-02-11 - 主分类号： H01L45/00 文献下载
摘要：本发明提供一种双模阻变存储器，包括衬底和位于衬底上的底电极‑阻变层‑自选择层‑顶电极结构。本发明还提供一种双模阻变存储器的制备方法，包括如下步骤：1)定义底电极图形，按照该图形在衬底上制备底电极；2)采用PVD、ALD或CVD的方法在底电极上淀积阻变层；3)采用PVD或ALD的方法在阻变层上淀积自选择层，并施加退火处理工序；4)定义底电极引出孔图形，按照该图形在阻变层和自选择层刻蚀出底电极引出孔；5)定义顶电极图形，按照该图形在自选择层上制备顶电极。本发明基于采用传统CMOS工艺来实现具有自选择的阻变存储器件，以期降低甚至消除阻变存储器的crossbar结构中存在的串扰问题。
底电极选择层阻变层阻变存储器衬底制备顶电极引出孔淀积双模阻变存储器件顶电极结构退火处理串扰刻蚀施加

[发明专利]一种双向阈值开关选择器件及其制备方法-CN201910924689.X在审
发明人：蔡一茂;康健;王宗巍;凌尧天;喻志臻;陈青钰;鲍霖;吴林东;黄如 -专利权人：北京大学
申请日： 2019-09-27 - 公布日： 2020-02-04 - 主分类号： H01L45/00 文献下载
摘要：本发明提供一种双向阈值开关选择器件及其制备方法，属于半导体和CMOS混合集成电路技术领域。本发明利用势垒层薄膜和阈值开关特性的薄膜叠加效应，可以实现对选择管器件的电流‑电压特性进行优化，使该器件展现出对称双向阈值开关选择的特性。本发明基于采用传统CMOS工艺来实现双向阈值开关选择管器件，以期降低甚至消除阻变存储器的crossbar结构中存在的串扰问题。
双向阈值开关选择管薄膜阈值开关特性阻变存储器电压特性叠加效应选择器件势垒层串扰制备半导体对称优化

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