Тема публикации – стохастическая природа устройств резистивной памяти
Сотрудники Лаборатории стохастических мультистабильных систем (StoLab) НОЦ «Физика твердотельных наноструктур» ННГУ под руководством профессора Бернардо Спаньоло приняли участие в подготовке большой обзорной статьи по стохастической природе устройств резистивной памяти (мемристивных устройств). Соответствующая работа «Variability in Resistive Memories» опубликована в одном из ведущих журналов издательства Willey: Advanced Intelligent Systems (импакт-фактор – 7.298 (Q1), JCR 2021) совместно с ведущими исследователями в этой области, в том числе с профессором Калифорнийского университета в Беркли Леоном Чуа, который в 1971 году впервые ввел определение мемристора как недостающего элемента электрических схем.
Стохастичность или разброс электрических параметров является неотъемлемым свойством мемристивных устройств в связи со сложным сочетанием физических и физико-химических явлений, которые отвечают за адаптивное изменение проводимости устройства при внешнем электрическом воздействии. В основных разделах статьи представлены экспериментальные свидетельства разброса от цикла к циклу параметров резистивного переключения для популярных типов мемристивных устройств на основе металл-оксидных наноструктур и двумерных материалов, физические модели, описывающие в деталях динамику микроскопических транспортных явлений (классических и квантовых), стохастических моделей и поведенческих моделей, которые призваны не просто адекватно описывать стохастичность мемристора, но и предсказывать его богатый отклик на основе статистического анализа больших экспериментальных данных. Такие модели крайне востребованы на текущем этапе развития технологии мемристоров для проектирования как функциональных блоков (мемристорных ячеек и элементов), так и больших интегральных схем при создании нового поколения информационно-вычислительных систем.
Особый класс моделей, который был представлен коллективом ННГУ, базируется на современных методах статистической физики, где термодинамически корректно учитывается наличие внутренних (тепловых) шумов мемристора. Анализ разработанных моделей показал наличие явлений с конструктивной ролью шума, таких как стохастический резонанс и резонансная активация. Проведено сопоставление результатов моделирования с другими известными моделями и экспериментальными данными, полученными для КМОП-совместимых устройств «металл-оксид-металл». Работы в этом направлении в ННГУ проводятся в рамках научной программы Национального центра физики и математики (направление «Искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах»).
Полная ссылка на статью: Variability in resistive memories / J.B. Roldán, E. Miranda, D. Maldonado, A.N. Mikhaylov, N.V. Agudov, A.A. Dubkov, M.N. Koryazhkina, M.B. González, M.A. Villena, S. Poblador, M. Saludes-Tapia, R. Picos, F. Jiménez-Molinos, S.G. Stavrinides, E. Salvador, F.J. Alonso, F. Campabadal, B. Spagnolo, M. Lanza, L.O. Chua // Advanced Intelligent Systems. – 2023. – P. 2200338. DOI: 10.1002/aisy.202200338
