基于标准CMOS工艺的光电浮栅突触研究

摘要

作为神经形态视觉感知系统的基本单元,光电突触需实现光敏和突触双重功能.本文基于TSMC 180 nm标准CMOS工艺提出了一种由两个PMOS晶体管构建的光电浮栅突触结构,并利用浮栅电压表征突触权重.其中,一个PMOS管工作在光电混合模式,在光信号和电信号的刺激下,突触的浮栅电压分别呈现增加和降低特性,以此实现突触的兴奋性和抑制性功能;另一个PMOS管工作在隧穿模式,并通过Fowler-Nordheim(FN)隧穿机制修正突触权重.基于光电浮栅突触的电路模型,设计了用于像素识别的单元电路,搭建了3×3的像素阵列,并分析了无噪声和有噪声两种情形下的二值图像“+”识别.仿真结果表明,在基础光强为0 mW/cm^(2)和75 mW/cm^(2)的无噪情形和引入0.5 mW/cm^(2)噪声的有噪情形下,所设计的光电浮栅突触均可实现二值图像识别,并具有一定的抗噪声能力.