[發明專利]一種儲備池計算網絡的硬件實現方法

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• 申請號: 202210419295.0
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114970846A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 詹學鵬;唐鳴豐;陳杰智
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/08
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 趙玉鳳

1.一種儲備池計算網絡的硬件實現方法，其特征在于：本方法僅通過鐵電晶體管實現儲備池計算網絡的掩膜層、儲備池層和讀出層，掩膜層、儲備池層和讀出層均由多個鐵電晶體管構成，并且儲備池層鐵電晶體管的數量與讀出層鐵電晶體管的數量相等；掩膜層鐵電晶體管的柵極連接三角脈沖，掩膜層鐵電晶體管的源極連接輸入電壓，掩膜層與儲備池層全連接，即每個掩膜層鐵電晶體管的漏極連接所有儲備池層晶體管的源極，儲備池層鐵電晶體管和讀出層鐵電晶體管的柵極都連接預置電壓，儲備池層與讀出層一一連接，即每個儲備池層鐵電晶體管的漏極只連接單個且非重復的讀出層鐵電晶體管的源極，所有讀出層鐵電晶體管的漏極串聯，串聯后的漏極輸出的電流就是儲備池計算網絡的輸出；掩膜層利用鐵電晶體管非易失存儲特性和隨機性實現掩膜層的功能，基于鐵電晶體管柵極對溝道電流的調控，實現了節點狀態的收集和權重的調整。

2.根據權利要求1所述的儲備池計算網絡的硬件實現方法，其特征在于：對掩膜層鐵電晶體管的柵極和源極同時施加電壓，使掩膜層鐵電晶體管的鉿鋯氧層的疇結構進行極化翻轉，鐵電晶體管的鉿鋯氧層的不同疇部分翻轉，使不同鐵電晶體管輸出不同的電流，從而實現多值的掩膜結果。

3.根據權利要求1所述的儲備池計算網絡的硬件實現方法，其特征在于：儲備池層的時序響應特性為，在連讀的多個讀取脈沖過程中，響應電流逐漸減小。

4.根據權利要求2所述的儲備池計算網絡的硬件實現方法，其特征在于：施加在儲備池層上電壓持續時間決定虛擬節點的數量，電壓持續時間越長，虛擬節點數量越多，取點間隔使用固定的時間，量級在10ns~100μs。

5.根據權利要求1所述的儲備池計算網絡的硬件實現方法，其特征在于：在一個電壓周期內，隨著讀出層柵極電壓變化，漏極電流的變化超過兩個數量級。

6.根據權利要求5所述的儲備池計算網絡的硬件實現方法，其特征在于：在一個電壓周期內，讀出層柵極電壓的變化為0 V至3V，漏極電流的變化范圍為1*10^-8 mA至1*10^-4mA，開關比的變化范圍為：1至400。

7.根據權利要求1所述的儲備池計算網絡的硬件實現方法，其特征在于：儲備池計算網絡的訓練過程為：在讀出層的柵極提前調整到所需要的存儲狀態，并在識別過程中施加閾值電壓保證權重的讀取效果。

8.根據權利要求1所述的儲備池計算網絡的硬件實現方法，其特征在于：本方法用于分類時，掩模層需要4個以上鐵電晶體管，儲備池層和讀出層需要7個以上鐵電晶體管，操作時間在70ns到1ms之間。