Les memristors : un nouveau paradigme en nanoélectronique. Board : J. Grollier, O. Temam, J-O. Klein, V. Derycke

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1 Ls mmsos : un nouvau paadgm n nanoélconqu Boad : J. Goll, O. Tmam, J-O. Kln, V. Dyck

2 L mmso : défnon» Un mmso s un éssanc «à ff mémo» nanoméqu analogqu (n R ON R OFF ) non-lnéa non-volal (mémo) 2008 Hwl-Packad < 30x30 nm 2 L. O. Chua, mmso h mssng ccu lmn IEEE Tans. Ccu Thoy (1971) Sukov, Snd, Swa & Wllams, Nau 453 (2008) 1

3 Mmso : applcaons» Mémos bnas ou mul-éas Mmso = composan non-volal» Foncons logqus & Achcus confguabls Mmso = commuau ON/OFF + mémo non-volal» Résaux d nuons afcls Mmso = composan analogqu non-volal = nano-synaps 2

4 Pm xmpl : ulsaon d mmsos n an qu mémos bnas Pocssu non-volal CNRS-PEPS NVCPU : IEF / UMϕCNRS-Thals/ LIRMM 3

5 Vs ds unés d calcul ula-apds ula-fabl consommaon Pow Css of CPU Achcu d calcul convnonnll Réacu nucléa CPU Daa BUS Souc: Inl (2007) Insucon Man Mmoy En chno 22 nm, chang 1 b dans un ansso a pou coû éngéqu: ~ 1 fmojoul (10-15 J) Tansfé un donné d 1-b su l slcum cou: ~1 pcojoul/mm (10-12 j/mm) Mémo RAM à ésau d composans non-volals (Mmsos) Résau d mmsos Conacs pocssu à Flp-Flops non -volals Ula fabl conso ( 0 sandby+ psqu 0 n ansf) Ula hau pfomanc (>10Gb mmo + >10GHz) 4

6 Duxèm xmpl : mmso n an qu nano-synaps ésaux d nuons afcls su puc Achcu massvmn paallèl unfom - apdé - fabl consommaon - oléanc aux défaus 5

7 Convgnc : vs ls ésaux d nuons afcls su puc Conans chnologqus Nuobolog Applcaons Machn Lanng Nanochnologs INRIA Saclay 6

8 Conans chnologqus : pussanc consommé défaus Nuobolog 20% 10% Dak Slcon Défaus Applcaons Nanochnologs Machn Lanng INRIA Saclay 6

9 Accéléaus oléans aux défaus Mul-Cous hééogèns Nuobolog Applcaons Machn Lanng Nanochnologs INRIA Saclay 6

10 Applcaons du fuu : cognon, mnng & synhss Conans chnologqus Nuobolog RMS Machn Lanng Applcaons Nanochnologs INRIA Saclay 6

11 Pogès n nuobolog : éalsaon d achs complxs avc ds ésaux d nuons Conans chnologqus Poggo s HMAX Modl Applcaons Machn Lanng Nanochnologs INRIA Saclay 6

12 Résaux lag échll Conans chnologqus Nuobolog Applcaons Nanochnologs Résaux pofonds Machn Lanng INRIA Saclay 6

13 un mmso = un nano-synaps : vs ds ésaux ula-dnss Conans chnologqus Nuobolog Applcaons Mmso s Machn Lanng INRIA Saclay 3D Sackng 6

14 Démonsaon du ponl ds achcus nuonspés ulsan ls mmsos (CEA Ls / IEF-Osay) concpon smulaon d sysèms nuo-nspés ula-adapafs Conducanc (ns) Conducanc (ns) Masus (Jo al, Nano L 2010) Modl Achcu Puls numb Puls numb Modèl ds composans On pésn 10 mn. vdéo d un auoou. L sysèm dvn compud véhculs, avc pf. d 98%» Appnssag non supvsé pou s adap à dvs poblèms» Dévloppmn d un smulau spécalsé pou l nanodsgn (Xn)» Applcaons mag, vdéo, son Exêm obusss du sysèm (bu, vaablé) 7

15 Réalsaon d pooyps smpls (IEF / CEA-Lm / CEA-Ls) physqu ds composans opolog du ccu & ègls d appnssag Modélsaon smulaon Exmpl d'nacons su ls ccus à appnssag Pooyps smpls d ccus hybds 8

16 Objcfs dans l cad du labx Nano-Saclay : Vs ds ccus ula-pfomans ula-fabl consommaon co-négés CMOS/mmsos 9

17 Nouvaux yps d mmso UMϕ CNRS-Thals, CEA-LEM,» Mmso oganqu (NOM-FET, CNT-FET)» Mmso spnonqu I (A) » Mmso foélcqu V (V)» Rapdé, fabl consommaon, fablé, compéhnson ds mécansms physqus 10

18 o m n a l E x a c o n d s p a a m è s c q u I m p l m n a o n V l o g / V H D L c h c u S m u l a o n d c c u s v c s M s u s x p é m n a l s Plafom CAO Ouls sandads Plafom d modélsaon CEA-LIST / IEF-Osay /CEA-LEM / IEMN /.» Pm l évaluaon d un vaéé d nano-chnologs canddas» Modélsaon hybd avc l CMOS pou xploaon d achcus Inégaon avc ls ouls d concpon sandads x 10-9 F on sq1 fom "s qunc-pulss.opj" Tm (s ) -Ids (A) Daa Modl f (sq2 only) Modl f (sq1 + sq2 + wghnng)

19 Méhod Maéau mmsf I (A) V (V) chm & physqu ds composans Ingaon n ésau opolog du ccu & ègls d appnssag Lns éos nécssas n physcns concpus d ccus Modélsaon & smulaon Pooyps d ccus hybds Conégaon nano/cmos 12

20 Un équp ndscplna Nanodvcs Uné Mx d Physqu CNRS Thals CEA-IRAMIS@NanoINNOV Nanodsgn Insu d Elconqu Fondamnal Laboao d Inégaon ds Sysèms dstchnologs INRIA Saclay Rsach Cn Thals Rsach & Tchnology

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