[發明專利]一種基于霍爾條的無監督學習突觸單元電路

在審

• 申請號: 202011118148.7
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112270409A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 支濤云;李海;周鐵軍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

1.一種基于霍爾條的無監督學習突觸單元電路，其特征在于：該突觸單元電路由輸入電路、權重調整電路、霍爾元件、學習算法模塊、差分放大電路；

其中霍爾元件用于霍爾電阻值的非易失存儲，學習算法模塊用于接收整個突觸單元的輸入和輸出信號來控制權重調整電路，權重調整電路用于對霍爾元件的電阻值的調節，差分放大電路用于對霍爾元件兩端霍爾電壓的差分放大輸出；輸入電路與霍爾器件的兩端相連構成一個激勵信號的輸入回路，同時與權重調整電路相連，形成一個權值與輸入信號相互反饋調節的結構；學習算法模塊與整個突觸單元的輸入輸出信號相連，同時與權重調整電路相連，從而根據輸入輸出信號來調節權重調整電路；權重調整電路與霍爾元件相連，實現對霍爾元件的霍爾電阻值的改寫，以達到改變突觸權值的目的；霍爾元件的兩個輸出端與差分放大電路相連，對霍爾元件的輸出霍爾電壓進行差分放大；

所述突觸單元電路中的霍爾元件從上到下由四個頂端電極，重金屬層，氧化物隔離層，鐵磁層，重金屬層構成；

所述突觸單元電路中的霍爾元件的頂端電極是指鉑Pt,鋁Al,金Au，銅Cu中的一種；

所述突觸單元電路中的霍爾元件的重金屬層是指鉭Ta，金Au，銀Ag中的一種；

所述突觸單元電路中的霍爾元件的鐵磁層，是指混合金屬材料中鈷鐵CoFe,鈷鐵硼CoFeB或鈷鉑CoPt中的一種；

所述突觸單元電路中的霍爾條的氧化物隔離層是指氧化鎂MgO,或三氧化二鋁Al₂O₃中的一種，用于產生隧穿效應。

2.根據權利要求1所述的一種基于霍爾條的無監督學習突觸單元電路，其特征在于：突觸單元電路能夠以模擬硬件電路的方式實現赫布學習算法，即即突觸前神經元向突觸后神經元的持續重復的刺激可以導致突觸傳遞效能的增加。

3.根據權利要求1所述的一種基于霍爾條的無監督學習突觸單元電路，其特征在于：所述的學習算法模塊由模擬硬件電路的方式實現；該學習算法為STDP學習算法；其中模擬硬件電路；用來處理兩個神經元的激勵信號，如果突觸前膜受到的刺激早于突觸后膜時，會引起突觸的長時程增強，反之則會誘導出突觸的長時程抑制。