メモリスターCMOSハイブリッド回路による非対称STDPシナプスデバイス

摘要

メモリスタを用いた非対称の時間窓を持つSTDPシナプスデバイスを提案する。メモリスタ（抵抗変化型メモリ：ReRAM），キャパシタ，二つのpMOSFET，および四つのnMOSFETを用いてデバイスを構成した．まず，ReRAMの特性，および本研究で使用するバイポーラ型ReRAMのモデルについて説明する．次に，本研究を行う上で参考となった先行研究の回路動作（STDP特性における時間的因果領域のみを模擬する動作）を説明する．さらにこの回路を拡張したデバイス（STDP特性における時間的因果領域および非因果領域を模擬するデバイス）を提案し，各回路ブロックの詳細な動作を説明する．最後にHSPICEを用い-た回路シミュレーションにより，ReRAMを介さずに流れる電流によりキャパシタが充電され，その後流れた電流によりキャパシタが放電され，ReRAMのコンダクタンスが元の値より減少する事を確認する．%We propose a memristor-based STDP synaptic device having an asymmetric time window. This device consists of a bipolar resistive-RAM (ReRAM), a capacitor, four nMOSFETs, and two pMOSFETs. First, we review fundamental characteristics of bipolar ReRAMs as well as the behavioral model that we use in this study. We also introduce our preceding study with respect to the development of memristive STDP devices having a causal role of a presynaptic neuron in driving a postsynaptic one. In this paper, we extend the original STDP synaptic device. Through extensive SPICE simulations, we demonstrate that conductance of our STDP device is certainly modulated (increased, decreased, and held) by the input spike timing, and that the proposed device plays causal and anti-causal roles in the synaptic plasticity.