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Enregistrement W7139418828

Étude des mémoires non volatiles émergentes à plusieurs niveaux pour le calcul en mémoire et les réseaux neuronaux analogiques (SNN) basés sur la technologie FD-SOI

2024· dissertation· en· W7139418828 sur OpenAlex
Joao Henrique Quintino Palhares

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

RevueHAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe) · 2024
Typedissertation
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Memory and Neural Computing
Établissements canadiensInstitut interdisciplinaire d'innovation technologiqueUniversité de Sherbrooke
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésVon Neumann architectureBottleneckBlock (permutation group theory)Efficient energy useArtificial neural networkNon-volatile memoryComponent (thermodynamics)In-Memory ProcessingEnergy (signal processing)
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The ever-increasing computational demand, the advent of artificial intelligence (AI), and the bottleneck of the traditional CMOS-based Von Neumann architecture has raised a debate concerning energy sustainability. To circumvent these challenges, it is paramount to seek for alternative hardware implementations. Examples of energy efficient unconventional computing solutions are brain-inspired systems including spiking neural networks (SNNs). Traditionally, the prevailing computing paradigm has involved the transmission of continuous floating variables from one processing unit to another. However, insights from neurobiology and brain-inspired computing underscore that SNN communicate through discrete pulses. As a fundamental building block component for such hardware implementations, emerging non-volatile memories (eNVMs) stand out as promising memory component, which outperform and exceeds complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) based technologies in processing and non-volatile storage capabilities. Yet, it inherently suggests the colocation of memory and processing units in in-memory computing hardware solutions. To implement it in hardware, different solutions of eNVMs are investigated and benchmarked throughout the thesis. In chapter 3, As a case study, we analyze the memory solutions fabricated in the laboratories associated with this project. These solutions serve as a practical example to assess the efficacy and performance of different analog eNVM technologies. The solutions are Phase change memories (PCM) provided by STMicroelectronics, titanium oxide (TiOx) based resistive memories (OxRAM) from Institut interdisciplinaire d'innovation technologique (3IT) and spin transfer torque (STT) and spin orbit torque (SOT) magnetic random-access memories (MRAM) from Spintronique et Technologie des Composants (SPINTEC). Experimental characterization is conducted on PCM and TiO2 OxRAM, while data regarding SOT-MRAM is sourced from simulations or provided by the SPINTEC IC design team. The methodology employed to perform the electrical characterization and analog programming are depicted. The PCM, OxRAM and SOT-MRAM give rises to 44, 10, and 5 3IT multilevel states respectively. Nonidealities aspects such as variability are also included in the analysis. The operation requirements are considered to further co-integrate these eNVMs into a 28 nm Fully Depleted Silicon On Insulator (FD-SOI) based neuron solution designed, tested, and depicted in chapter 4. A co-design methodology to co-integrate and implement in hardware eNVMs with FD-SOI based fully analog neurons is provided and a multi-project work (MPW) comprising an analog neuron, a current attenuator, and selectors for memory integration is deployed. According to test the analog neuron consumed 3.86 pJ/spike. Finally, the multilevel and drift behaviour of 1 Transistor - 1 Resistor (1T1R) PCM are exhaustively explored at cryogenic environments in chapter 5. The 1T1R PCMs are fully characterized at 300 K, 77 K and 12 K. The ePCM multilevel capabilities give rise to 10 multilevel states at 77 K and 12 K while 7 states at 300 K. The performance and effect of non-idealities at different temperatures are modelled and evaluated in SNN Mixed National Institute of Standards and Technology (MNIST) classification task. The SNN classification accuracy is sustained up to 2 years at 77 K and 12 K while a 12 % drop in accuracy is observed at 300 K. More importantly, without requiring any additional hardware or software solution for drift mitigation. In addition, a hardware and operation solution based on non-linear current scaling are proposed to mitigate the non-ideality aspects of 1T1R PCMs at room temperature, the coefficient of variability and the drift is reduced leading to a sustain and improvement of accuracy in a SNN MNIST classification task. The variability is reduced by up to 5 % and the drift is compensated for years.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,489
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,013
Tête enseignante GPT0,244
Écart entre enseignants0,231 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle