Silikon (Si) baserad kompletterande metalloxid halvledare (CMOS) teknik har varit den drivande kraften i informationsteknologi revolutionen. Men, skalning av CMOS-teknik enligt Moores lag har nått en allvarlig flaskhals. Bland de nya teknikerna kan memoristiska enheter vara lovande för både minne och datorapplikationer. Hybrid CMOS/memoristor kretsar med CMOL (CMOS + "Molecular") arkitektur har föreslagits för att kombinera den extremt höga densiteten av memristive enheter med robustheten av CMOS-teknik, vilket leder till terabit-skala minne och extremt effektiva dator paradigm. I detta arbete demonstrerar vi en hybrid 3D CMOL-krets med 2 lager memristiva crossbarer monolitiskt integrerade på ett prefabricerat CMOS-substrat. De integrerade ribborna kan drivas fullt ut genom de underliggande CMOS-kretsarna. De memristiva enheterna i båda lagren uppvisar analogt bytesbeteende med kontrollerad tonfiskbarhet och stabil flernivådrift. Vi utför dot-product verksamhet med 2D och 3D memristive crossbars för att visa tillämpligheten av sådana 3D CMOL hybrid kretsar som en multiple-add motor. Såvitt vi vet är detta den första demonstrationen av en funktionell 3D CMOL-hybridkrets. Motståndsbrytare eller minnesanordningar är metall-isolator-metallstrukturer som kan växla mellan minst två olika motståndstillstånd vid tillämpning av en elektrisk impuls (spänning eller ström). Även om fenomenet motståndsbyte har varit känt sedan 1960-talet, forskningsintresset har ökat avsevärt under det senaste decenniet efter motståndsbyte enheter identifierades inte bara som en av de ledande kandidaterna för nästa generations minne 1-7 men också för analog beräkning 8-10, neuromorfiska kretsar 11-15, omkonfigurerbar logik 16, 17 och andra tillämpningar 18, 19. Praktiska tillämpningar av minnesenheter, som är passiva kretselement, kan dock ofta behöva integreras med aktiva CMOS-komponenter. Nyligen har en hybridarkitektur som kallas "CMOL" (CMOS + molekylära enheter) föreslagits som kan kombinera de nya funktionerna för memoristiska enheter med CMOS-teknik för att potentiellt leda till ultrahögt densitetsminne, omkonfigurerbar logik och neuromorfa tillämpningar [20] [21] [22]. Prestanda hos sådana hybridkretsar kan förbättras ytterligare genom integrering av 3D-minnesband på CMOS-teknik. Rapporter om memristor-CMOS integration där memristorer tillverkades mellan de två metallskikten i en CMOS process finns i litteraturen 5, 23. H. Li et al. Ordförande har nyligen visat 3D vertikala resistiva minnesenheter integrerade med FinFET-väljare 24. De integrerade anordningarna användes för att visa in-minnesberäkning förmåga. Demonstrationer av CMOL hybridkretsar har dock varit extremt sällsynta 16, 25. Xia m.fl. demonstrerade omkonfigurerbara logiska funktioner med minneskomponenter som är integrerade på ett CMOS-substrat. Endast 2D-planarutrustning var dock integrerad. Dessutom var diskussionerna om kvaliteten på gränssnittet mellan CMOS och memristorer samt memristorutrustningens egenskaper också mycket begränsade. Vi har nyligen kunnat visa 3D memristive crossbars med analog beräkningsförmåga även om memristive crossbars inte var integrerade på en CMOS substrat 26. I detta arbete demonstrerar vi vertikal monolitisk integration av 3D memristive crossbars på ett gjuteri-bearbetat 5 mm × 5 mm CMOS chip. Hög integrationseffekt med lågt kontaktmotstånd mellan CMOS-skiktet och minnesenheter var
Chakrabarti m.fl. senare föreslog en 3D DPE baserad på hybrid CMOS och memristor kretsar som ledde till ökad densitet och bandbredd REF.
A multiply-add engine with monolithically integrated 3D memristor crossbar/CMOS hybrid circuit
{'venue': 'Scientific Reports', 'journal': 'Scientific Reports', 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Computer Science']}