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[发明专利]一种基于忆阻器的稳压电路-CN202210330155.6有效
发明人：朱云来;张长伟;吴祖恒;彭春雨;蔺智挺;吴秀龙 -专利权人：安徽大学
申请日： 2022-03-31 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： G05F3/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于忆阻器的稳压电路，所述电路由两个部分串联组成，第一个部分由一个阻值为5～20k的电阻R1和一个IMT1忆阻器串联组成，且在所述IMT1忆阻器的两端并联有一个电容C1，电容C1的大小为1～100p；所述电阻R1的另一端接输入端VIN；第二个部分是由一个阻值为120～150k的电阻R2和一个IMT2忆阻器串联组成，且在所述电阻R2和IMT2忆阻器两端并联有一个电容C2，电容C2的大小为20～50n；所述IMT2忆阻器的另一端接地；第一部分和第二部分串联于点V3。该电路通过忆阻器阈值转变的特性来实现稳压输出，可以大大降低稳压电路的复杂度。
一种基于忆阻器稳压电路

[发明专利]一种TCAM存储单元、三值内容寻址存储器及电子设备-CN202310439175.1在审
发明人： 吴祖恒;陈涛;冯哲;邹建勋;朱云来;徐祖雨;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2023-04-23 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： G11C15/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种TCAM存储单元、三值内容寻址存储器及电子设备，属于集成电路设计领域。本发明中使用非易失性存储器件(NVM)NVM进行信息的存储和搜索，避免了在两种宏单元中进行通信的操作，单个宏方案的TCAM消除了在电源开‑关操作期间基于SRAM的TCAM(sTCAM)和NVM宏之间移动数据的需要，减小了面积和信息交互的带来的功耗。
一种 tcam 存储单元内容寻址存储器电子设备

[发明专利]一种基于忆阻器的径向基神经元实现方法及设备-CN202310665788.7在审
发明人： 吴祖恒;李威;陈涛;邹建勋;冯哲;徐祖雨;朱云来;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2023-06-07 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于忆阻器的径向基神经元实现方法及设备，涉及忆阻器技术领域，方法包括以下步骤：接收神经元电路的输入电压；将输入电压输送至预先建立的绝对值模块电路内，得到幅值为非负的电压信号；将幅值为负的电压信号输入预先建立的反向放大器模块内，得到反向电压；将反向电压和偏置模块提供的偏置电压通过求和模块输入至径向基神经元模块电路，得到不同频率的输出信号；通过不同频率的输出信号的叠加，得到高斯函数，以实现径向基神经元；本发明可以有效地以聚类的形式清理输入数据，防止黑箱攻击。
一种基于忆阻器径向神经元实现方法设备

[发明专利]一种针对Skip Structure深度神经网络硬件精度问题的原位补偿法-CN202310438357.7在审
发明人： 吴祖恒;汪泽清;冯哲;朱云来;徐祖雨;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2023-04-23 - 公布日： 2023-08-11 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明公开一种针对SkipStructure深度神经网络硬件精度问题的原位补偿法，属于忆阻器技术领域；原位补偿法包括S1，确定补偿方程的相关系数；S2，测试相关系数与输出误差之间的关系；S3，根据S2得到的测试数据，进行数据拟合，并建立补偿方程；S4，在阵列输出结果时，运用S3建立的补偿方程，对输出结果进行原位补偿；本发明的补偿方法能够解决忆阻器阵列在实现Skip Structure式深度神经网络时误差层层叠加所导致的精度下降问题，从而对于硬件实现跳跃式结构神经网络有很大的优化作用。
一种针对 skip structure 深度神经网络硬件精度问题原位补偿

[发明专利]一种可片上学习的物理RC网络的实现装置及方法-CN202310438361.3在审
发明人：朱云来;方修全;吴祖恒;冯哲;徐祖雨;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2023-04-23 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： G06N3/065 文献下载
摘要：本发明公开了一种可片上学习的物理RC网络的实现装置及方法，属于忆阻器类脑计算系统领域。本发明是基于下一代RC网络，对其进行硬件实现，解决了传统RC网络运算并行度不高。本发明的全硬件RC网络，不是简单权重映射后，再进行数据分类，还可以进行原位训练，这样可以提高网络因为器件的非线性导致的噪声的容忍程度，并且可以针对外界环境的变化，自适应的做出改变。
一种可片上学习物理 rc 网络实现装置方法

[发明专利]一种基于策略迭代的贝尔曼方程的硬件实现方法-CN202310055769.2在审
发明人：朱云来;郭文斌;冯哲;吴祖恒;徐祖雨;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2023-01-18 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于策略迭代的贝尔曼方程的硬件实现方法，首先输入奖励值到贝尔曼期望方程电路中，求出该奖励值的策略价值；将得到的策略价值输入贝尔曼最优方程电路进行策略迭代求解，求出最优价值；将得到的最优价值映射到由忆阻器阵列组成的策略图谱中，完成每一个状态的最优价值求解，并根据最优价值的大小决定每一个状态的移动方向，达到利用硬件加速贝尔曼方程求解最优价值的目的。该方法能够使用忆阻器阵列乘加的方式将贝尔曼方程硬件化，从而对强化学习硬件系统性能有很大的优化作用。
一种基于策略贝尔方程硬件实现方法

[发明专利]一种解决反向传播的神经网络训练方法-CN202211225039.4在审
发明人：徐祖雨;邹建勋;吴祖恒;冯哲;朱云来;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2022-10-09 - 公布日： 2023-03-07 - 主分类号： G06N3/084 文献下载
摘要：本发明公开一种解决反向传播的神经网络训练方法，属于神经网络训练领域；训练方法步骤包括：S1，搭建忆阻器阵列；S2，将图片预处理为相应电压，并可作为输入信号向忆阻器阵列输入；S3，将图片预处理信号输入忆阻器阵列，先对单个图片进行训练，再对相同数字多个图片进行训练，得到数字对应的最有权重；S4，将不同数字的图片进行S2中的预处理操作，再按照S3，得到不同数字对应的最优权重；S5，将S3、S4训练所得到的不同数字所对应的最优权重组成最优忆阻器阵列，再将数字图片输入到最优忆阻器阵列中，输出值与目标值差的绝对值最小的列作为最终数字判断。
一种解决反向传播神经网络训练方法

[发明专利]神经电路、检测电路、检测系统及电路制备方法-CN202110632366.0在审
发明人：刘琦;冯冠;吴祖恒;汪泳州;张续猛 -专利权人：中国科学院微电子研究所
申请日： 2021-06-07 - 公布日： 2022-12-23 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明公开了一种神经电路、检测电路、检测系统以及电路制备方法，神经电路包括第一传感器、第二传感器、第一负载电阻、第二负载电阻、第三负载电阻、第四负载电阻、第一输出电阻、第二输出电阻、第一电容、第二电容、第一忆阻器以及第二忆阻器，其中，第一传感器和第二传感器将感知到的外界物体的运动状态先后转换为第一激励信号和第二激励信号，第一负载电阻、第二负载电阻、第三负载电阻以及第四负载电阻可以对第一激励信号和第二激励信号分压，并产生强度变化趋势相反的两个响应信号分别提供给第一忆阻器和第二忆阻器，第一忆阻器和第二忆阻器根据接收到的响应信号的强度改变或者保持自身的阻态，以输出或者不输出脉冲信号。
神经电路检测系统制备方法

[发明专利]一种基于忆阻器的强化学习硬件加速方法-CN202211004818.1在审
发明人：茅笑骋;胡世杰;段靖怡;郭文斌;王旭;吴祖恒 -专利权人：安徽大学
申请日： 2022-08-22 - 公布日： 2022-12-09 - 主分类号： G06N20/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于忆阻器的强化学习硬件加速方法，涉及忆阻器技术领域，首先按批次，即每个batch生成32条回合路径，推理映射到TiO2忆阻器阵列形成策略图谱，将策略图谱信息按列导入32×32忆阻器阵列，利用阵列并行的矩阵乘加运算得到每一列对应回合的价值，经过WTA电路进行比较，输出32个路径中最大的回合价值，最后与之前batch得到的最大价值进行比较，保留最大的那个价值，反复迭代直到收敛，此方法能够使用忆阻器阵列乘加的方式将强化学习算法迭代过程硬件化，能够减少强化学习任务的迭代次数，减少计算机吞吐量。
一种基于忆阻器强化学习硬件加速方法

[发明专利]一种优化电导漂移的推理映射方案-CN202211010160.5在审
发明人：朱云来;方修全;冯哲;吴祖恒;徐祖雨;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2022-08-23 - 公布日： 2022-12-09 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明属于电导漂移技术领域，具体涉及一种优化电导漂移的推理映射方案包括以下步骤：S1：根据电导漂移模型，对于实际的器件电导漂移数据进行拟合，得出模型参数；S2：对输入数据与权值分别进行放缩，作为权值输入电压V0与目的映射电导C；S3：将输入信号经过S2步骤处理为权值输入电压V0，并乘上一个衰减因子，得到最终输入电压V，然后经过外围板卡电路映射到忆阻器阵列中，与传统的方法相比，本专利提出的方案解决了电导漂移问题，通过对输入信号乘上一个补偿因子的独特机制优化了系统的性能，电导漂移的补偿可以直接由输入信号来提供，降低的硬件网络实现的难度，使用本方案的系统在训练了20次后可达到96％的准确率，相比传统方案的准确率提升了10％。
一种优化电导漂移推理映射方案

[发明专利]一种面向时间编码的神经元电路-CN202211137392.7在审
发明人： 吴祖恒;张长伟;彭春雨;蔺智挺;吴秀龙 -专利权人：安徽大学
申请日： 2022-09-19 - 公布日： 2022-12-06 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明公开了一种面向时间编码的神经元电路，包括电阻R1、电容C1、电容C2、忆阻器IMT，电阻R1和电容C1组成充电回路，记为CL回路；电容C1和忆阻器IMT组成DL回路；当脉冲输入进来时，先经过所述CL回路，进入充电环节；在产生电流尖峰的环节，当所述CL回路使2点的电位大于忆阻器的阈值电压Vth时，流经电容C2的电流突然增大，从而会出现一个电流尖峰；每一个脉冲强度对应一个电流尖峰时间，每一个电流尖峰时间对应一个模拟量，通过对各电流尖峰时间进行编码，实现时间编码功能。该电路能够基于忆阻器开关的阈值转变特性和开关作用来实现时间编码功能，充分利用了忆阻器器件的本身特性，极大的简化了电路设计。
一种面向时间编码神经元电路

[发明专利]一种分压型RRAM阵列结构-CN202210851664.3在审
发明人：徐祖雨;马学杨;陈涛;吴祖恒;朱云来;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2022-07-20 - 公布日： 2022-10-28 - 主分类号： G11C5/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种分压型RRAM阵列结构，包括1T1R单元和另一个1T单元，1T指的是MOS管，1R指的是RRAM单元，MOS管与RRAM单元相连，组成1T1R单元；多个1T1R单元并联形成1T1R阵列；另一个1T单元为MOS管，该MOS管的一端与所述1T1R单元中的SL端相连，另一端连接一个高电平VHI；通过将另一个1T单元的N个MOS管的电阻R进行并联，形成RN，这种由1T1R阵列和另一个1T单元组成的结构，称之为伪1T1R的RRAM阵列结构。上述结构可以在实现分压型RRAM阵列的情况下有效减少阵列面积，充分利用阵列资源，同时引入栅压传感方案减小读干扰。
一种分压型 rram 阵列结构

[发明专利]忆阻器、汉明距离计算方法及存算一体集成应用-CN202110457874.X有效
发明人：邢国忠;林淮;吴祖恒;牛洁斌;姚志宏;尚大山;李泠;刘明 -专利权人：中国科学院微电子研究所
申请日： 2021-04-27 - 公布日： 2022-10-04 - 主分类号： G11C13/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种忆阻器，包括晶体管和阻变存储器，所述晶体管的漏极与所述阻变存储器的底电极相连；所述阻变存储器包括：由下至上的底电极、阻变材料层、电流限制层和顶电极，其中电流限制层通过减小浪涌电流以及优化热量分布，稳定低阻的波动性，从而提高汉明距离计算精度。
忆阻器距离计算方法一体集成应用

[发明专利]一种用于优化忆阻器基神经网络的权值推理映射方法-CN202210816129.4在审
发明人： 吴祖恒;李威;冯哲;朱云来;徐祖雨;代月花 -专利权人：安徽大学
申请日： 2022-07-12 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： G06N3/063 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于优化忆阻器基神经网络的权值推理映射方法，首先根据忆阻器电导区间和权值区间求出权值映射参数Ct和信号输入转换参数θ；将权值矩阵按照权值映射参数Ct进行等比例放大，经过外围板卡电路映射到忆阻器阵列中；将输入忆阻器阵列的电压信号先按照信号输入转换参数θ进行等比例缩小，再输入映射完成的忆阻器阵列中，进行矩阵乘加运算；使用恒定电阻阵列将中忆阻器阵列运算输出的电流值转换为电压信号，将该电压信号与下一个时刻的电压信号相加作为下一个时刻的输入电压信号，以进行下一循环的权值推理映射过程。上述方法解决了权值推理映射过程中的时序信息丢失问题，使RNN类算法(如GRU、LSTM等)得以全硬件实现。
一种用于优化忆阻器基神经网络推理映射方法

[发明专利]三态自旋电子器件、存储单元、存储阵列及读写电路-CN202110084765.8有效
发明人：林淮;邢国忠;吴祖恒;刘龙;王迪;路程;张培文;谢常青;李泠;刘明 -专利权人：中国科学院微电子研究所
申请日： 2021-01-21 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： G11C11/16 文献下载
摘要：本公开提供了一种三态自旋电子器件、存储单元、阵列及读写电路，其三态自旋电子器件，自下而上包括：底电极、磁隧道结和顶电极；磁隧道结包括：自旋轨道耦合层、铁磁自由层、势垒隧穿层和铁磁参考层、三个局域磁畴壁钉扎中心和磁畴壁成核中心；调制反对称交换作用，磁畴壁钉扎中心嵌设在重金属与铁磁自由层界面；磁畴壁成核中心设置在铁磁自由层的两端；电流脉冲流经自旋轨道耦合层产生自旋流注入铁磁自由层，全电场调控下自旋轨道转矩有效场驱动畴壁移动位移，其位移可通过电流的脉冲数、脉宽以及方向调制，具有CMOS工艺兼容性和高可靠性，本公开同时提供了三态读写电路及其三值网络计算应用方案，实现了三值自旋电子器件的高性能GXNOR运算。
三态自旋电子器件存储单元阵列读写电路

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