2022 Fiscal Year Research-status Report
A study on fan-in/fan-out augmentation of neuron circuits using a novel device
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21K14216
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森 貴之 金沢工業大学, 電気・光・エネルギー応用研究センター, 研究員 (70888031)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | ニューロモルフィック / ニューロン回路 / スパイキングニューラルネットワーク / SOI MOSFET / steep slope transistor |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は新規デバイスを用いたニューロン回路開発に向けて、前年度に引き続き新規構造デバイスである"PN-body tied SOI-FET"の実測評価、加えて"MOS-gated PNPN Diode"の評価を行った。
"PN-body tied SOI-FET"は入力端子Source、Drain、Gate、Body(+Substrate)と、内部にサイリスタ構造を持つデバイスである。フローティングボディ効果によって入力された信号を電荷としてデバイス内(Gate下部)に蓄積させることができ、加えてサイリスタ構造によって引き起こされる正のフィードバックを用いることでニューロン回路に必要なスパイク信号を生成することができる。
"MOS-gated PNPN Diode"は"PN-body tied SOI-FET"のSourceからBody方向にできているサイリスタ構造を一つの素子にしたもので、4端子デバイスである"PN-body tied SOI-FET"に対して3端子にすることができる。本デバイスは"PN-body tied SOI-FET"との比較及び解析の簡略化を目的に作製している。
"PN-body tied SOI-FET"に関しては、Bodyに定電流を入力することによりリセット回路無しで連続的にスパイクを生成するニューロン動作が行えることを見出した。スパイク周波数は入力電流の大きさによって変化し、また、各種端子の電圧でもコントロールできることが分かった。スパイク周波数のコントロール性は学習効率や消費電力に関わってくる。
また、"MOS-gated PNPN Diode"を同じ方法で評価し、デバイス間のスパイク周波数ばらつきと単体デバイス内のスパイク間隔ばらつきの評価を実施することができた。スパイクのばらつきもまた学習に影響を与える重要な要素である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
単体デバイス評価では"PN-body tied SOI-FET"をリセット回路無しでもニューロン動作させることができた。また、"MOS-gated PNPN Diode"のばらつき測定という、学習に影響を与える要素の評価方法に関して知見を得ることができた。よってデバイス評価は進展させることができたと言える。一方で回路全体の設計開発は若干の遅れが出ているため、上記区分とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
ニューロン回路の設計開発を進める予定である。"PN-body tied SOI-FET"による出力の増幅は現在評価中のため引き続き行う。また、別途提案している"PN-body tied SOI-FET"の改良構造である"Dual Gate PN-body tied SOI-FET"も評価は開始しており、継続する。
さらに、スパイクのばらつきという重要な要素を評価できるようになったため、今後の測定、さらにはシミュレーションで詳細検討をおこない、デバイス・回路設計にフィードバックできるようにする予定である。
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| Causes of Carryover |
試作チップ購入予定を変更し、測定用装置購入及び旅費に割り当てた。次年度使用額は試作チップ購入費への使用を予定している。
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