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Circuits neuromorphiques et IA : le transistor ionique en tant qu' élément synaptique bio-inspiré. Etude compréhensive selon une approche multi-axes : conception, fabrication, caractérisation et modélisation physique

Défi technologique : Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (en savoir +)

Département : Département Composants Silicium (LETI)

Laboratoire : Laboratoire des Composants pour la RF et l'Energie

Date de début : 01-10-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0728

Contact : sami.oukassi@cea.fr

L'émulation fonctionnelle des synapses biologiques à l'aide de dispositifs électroniques est considérée comme la première étape vers l'ingénierie neuromorphique et les réseaux de neurones artificiels (ANN). Les transistors ioniques sont des dispositifs à conductivité mixte ionique-électronique capables d'un couplage capacitif et/ou faradique porte-canal, permettant une sortie non volatile et multi-niveaux. Le couplage ionique offre des avantages significatifs pour la réalisation de dispositifs/architectures neuromorphiques, notamment un fonctionnement à très basse consommation d'énergie (fJ/opération synaptique, soit une à deux décades plus faible par rapport aux solutions existantes). L'objectif est l'évaluation du comportement synaptique de transistors ioniques. Pour ce faire, des composants embarquant une sélection de matériaux (dichalcogénures et oxydes de métaux de transition, conducteurs ioniques solides) et d'architectures seront mis en ?uvre. Le comportement synaptique sera évalué en termes de linéarité, symétrie, endurance, rétention et consommation d'énergie. Une phase de modélisation permettra d'investiguer les corrélations entre mécanismes physico-chimiques (conduction ionique, intercalation, accumulation de charges aux interfaces) et performances électriques, et permettra de proposer des composants optimisés et des modes d'intégration associés. Des simulations seront réalisées avec des algorithmes de calcul neuromorphique et utilisant les données expérimentales des composants réalisés pour comparer aux solutions de l'état de l'art.

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