Мемристивные оксидные наноматериалы для энергонезависимой резистивной памяти и нейроморфных устройств

Объектами исследований являются новые варианты и научно-технологические решения по изготовлению мемристивных оксидных наноматериалов, необходимые для их монолитной интеграции с управляющими схемами КМОП и демонстрации их применения при создании информационно-вычислительных систем искусственного интеллекта. Целью работы является исследование и разработка мемристивных оксидных наноматериалов на основе комбинированных оксидных и металлических пленок и соответствующих технологий изготовления элементной базы нейроморфных систем искусственного интеллекта. В ходе выполнения работ в полном соответствии с заявкой выбраны и обоснованы новые варианты и научно-технологические решения для изготовления мемристивных оксидных наноматериалов на основе изучения физических и физико-химических явлений в тонких пленках оксидов и на границах их раздела с металлическими электродами. При выполнении работ использовано аттестованное технологическое оборудование и аттестованные специальные процессы вакуумного осаждения, современное аналитическое оборудование мирового уровня, поверенные / калиброванные средства измерения. Выбранные способы, методы исследований и используемые инструменты соответствуют поставленным научно-техническим задачам и современному уровню науки. Результаты работы: Новые варианты и научно-технологические решения для изготовления мемристивных оксидных наноматериалов разработаны с использованием однослойных и комбинированных оксидов (ZrO2(Y) и Al2O3) в сочетании с различными материалами электродов (Ta, W, Ru) на основе глубокого изучения физических и физико-химических явлений в тонких пленках оксидов и на границах их раздела с металлическими электродами. Эти решения обеспечивают достижение передовых (на мировом уровне) значений по целому ряду параметров КМОП-совместимых мемристивных наноструктур «металл-оксид-металл», которые необходимы для их монолитной интеграции с управляющими схемами КМОП (комплементарные структуры «металл-оксид-полупроводник») и демонстрации новых возможностей с точки зрения быстродействия и энергоэффективности в составе элементов и функциональных блоков нейроморфного процессора для параллельной обработки информации в памяти ReRAM (Resistive Random Access Memory). Новизна выбранных способов решения поставленных задач состоит в выборе новых научно-технологических решений по созданию и КМОП-интеграции мемристивных наноструктур, который при этом увязан с необходимостью адаптации этих решений в конкретные схемы элементов и функциональных блоков нейроморфного процессора для параллельной обработки информации в памяти ReRAM. Рекомендации по внедрению: результаты работы рекомендуется использовать при проектировании и создании новой элементной базы и технологий изготовления нейроморфного процессора на основе мемристорных кроссбаров для создания нейронных сетей, осуществляющих параллельную обработку данных, и систем управления робототехнических комплексов с применением искусственного интеллекта. Область применения: научно-технические результаты предназначены для применения в вычислительной технике, технологиях обработки больших данных и искусственного интеллекта. Они востребованы ведущими производителями изделий электронной техники, разработчиками и пользователями технологий / услуг искусственного интеллекта. Значимость работы состоит в получении научно-технического задела, необходимого для последующих прикладных научных исследований и опытно-конструкторских работ, направленных на разработку и опытно-конструкторскую реализацию элементной базы нейроморфных систем искусственного интеллекта.