• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권7호
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• pp.1-9
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• 2011

멤리스터(Memristor)는 메모리 레지스터의 합성어로 흐른 전하량에 따라 저항이 스스로 변하고 전원이 끊긴 상태에서도 저항 상태가 기억되는 특수한 메모리 소자이다. 본 논문에서는 차세대 메모리소자로 주목받고 있는 멤리스터를 모델링하고 SPICE 시뮬레이션을 위한 behavior모델을 제시한다. 그리고 제안된 모델을 바탕으로 멤리스터 기반의 M_CAM(Memristor MOS content addressable memory)을 설계하였다. 제안된 M_CAM은 기존의 CAM에 비해서 단위 셀 면적과 평균 전력소모가 각각 40%, 96% 감소하였다. 칩은 0.13${\mu}m$ CMOS 공정에서 공급전압이 1.2V를 갖도록 설계되었다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권4호
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• pp.80-87
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• 2015

멤리스터는 인가된 전하의 크기에 따라 저항의 크기가 변화하고, 외부 전원이 끊겨도 이전의 저항 상태를 계속 기억하는 새로운 형태의 메모리소자이다. 일반적인 멤리스터는 직류 전압을 인가할 경우, 시간에 대해서 저항의 크기가 비선형적으로 프로그램밍되는 특성을 갖고 있다. 멤리스터에 대한 용이한 프로그램을 위해서는 시간에 대해서 저항의 크기가 선형적으로 증가 혹은 감소하는 것이 바람직하다. 본 연구팀은 과거 +, - 및 0 에 대한 가중치 프로그램이 가능한 멤리스터 브릿지 회로 구조를 제안한 바 있다. 멤리스터 브릿지 회로에서 두 개의 멤리스터는 서로 다른 극성으로 직렬 연결되고, 반대 극성의 멤리스터들 간의 상호 보완 관계에 의해 강력한 선형화 효과를 갖는다. 본 논문에서는 브릿지 회로의 시간에 대한 멤리스터의 선형적 프로그램 특성을 연구하였고, HP 사의 $TiO_2$ 멤리스터와 윈도우 기반 비선형성 멤리스터 모델을 사용하여 선형화 효과를 검증하였다. 멤리스터 브릿지 회로는 멤리스터를 이용한 시냅스 회로에서 시냅스의 가중치 프로그램을 수행할 경우, 유용하게 사용될 것으로 전망된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.368-374
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• 2016

본 논문에서 뉴런시냅스 응용을 위한 이산화 타이타늄 나노와이어 기반 멤리스터 소자의 전기회로 모델의 실험적 연구를 보인다. 제안하는 멤리스터 소자의 전기회로 모델은 IC 칩과 연산증폭기, 곱셈기 저항 및 커패시터 등의 수동소자 등으로 이루어진다. 멤리스터 소자의 등가모델의 시간파형, 주파수 특성, I-V 곡선 및 전력특성 등에 대한 PSPICE 모의실험 및 하드웨어 구현의 실험적 연구를 하였다. 측정결과, 히스테리시스 전류-전압 특성 등 실제 멤리스터 소자의 전기적 특성에 유사한 결과를 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.228-233
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• 2014

In this paper, we propose a CMOS-memristor hybrid circuit that can perform 4-bit multiplication for future energy-efficient computing in nano-scale digital systems. The proposed CMOS-memristor hybrid circuit is based on the parallel architecture with AND and OR planes. This parallel architecture can be very useful in improving the power-delay product of the proposed circuit compared to the conventional CMOS array multiplier. Particularly, from the SPECTRE simulation of the proposed hybrid circuit with 0.13-mm CMOS devices and memristors, this proposed multiplier is estimated to have better power-delay product by 48% compared to the conventional CMOS array multiplier. In addition to this improvement in energy efficiency, this 4-bit multiplier circuit can occupy smaller area than the conventional array multiplier, because each cross-point memristor can be made only as small as $4F^2$.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권4호
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• pp.166-171
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• 2023

This paper presents the synaptic characteristics of IGZO memristors in neuromorphic computing, using MATLAB/Simulink and NeuroSim. In order to investigate the variations in the conductivity of IGZO memristor and the corresponding changes in the hidden layer, simulations are conducted by using the MNIST dataset. It was observed from simulation results that the recognition accuracy could be dependent on various parameters of IGZO memristor, along with the experimental exploration. Moreover, we identified optimal parameters to achieve high accuracy, showing an outstanding accuracy of 96.83% in image classification.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.324-331
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• 2013

본 논문에서는 멤리스터 에뮬레이터 회로를 PCB 보드 상에서 구현하여 이의 측정을 통해서 멤리스터의 고유한 pinched hysteresis 특성을 관찰하였다. PCB 보드 상에서 구현된 멤리스터 에뮬레이션 회로는 간단한 부품으로 구성되어 있고 복잡한 회로 블록을 사용하지 않았기 때문에 집적회로의 구현 시에도 매우 작은 면적으로 설계가 가능하다는 장점이 있다. 또한 본 논문에서는 프로그램 가능한 이득증폭기를 멤리스터 에뮬레이션 회로를 사용하여 설계해서 이 회로의 전압이득이 멤리스터의 저항의 프로그래밍을 통해서 조절이 가능하다는 것을 보였다. 이득증폭기에 사용되는 멤리스터 에뮬레이션 회로의 구현을 위해서 멤리스터 소자의 특성 중에 하나인 threshold switching 특성이 회로로 구현되어 VREF 보다 낮은 전압이 인가되었을 때는 멤리스터의 저항 값이 변하지 않도록 설계하였고 이의 동작을 시뮬레이션을 통해서 검증하였다. 본 논문에서 PCB 보드 상에서 구현되고 검증된 멤리스터 에뮬레이션 회로와 이 회로를 이용한 프로그램 가능한 이득증폭기는 멤리스터 소자의 실제 제작이 불가능한 경우에, 멤리스터의 동작과 기능, 특성 및 멤리스터 응용회로의 이해에 많은 도움이 될 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.174-174
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• 2014

Memristor devices are one of the most promising candidate approaches to next-generation memory technologies. Memristive switching phenomena usually rely on repeated electrical resistive switching between non-volatile resistance states in an active material under the application of an electrical stimulus, such as a voltage or current. Recent reports have explored the use of variety of external operating parameters, such as the modulation of an applied magnetic field, temperature, or illumination conditions to activate changes in the memristive switching behaviors. Among these possible choices of signal controlling factors of memristor, photon is particularly attractive because photonic signals are not only easier to reach directly over long distances than electrical signal, but they also efficiently manage the interactions between logic devices without any signal interference. Furthermore, due to the inherent wave characteristics of photons, the facile manipulation of the light ray enables incident light angle controlled memristive switching. So that, in the tautological sense, device orienting position with regard to a photon source determines the occurrence of memristive switching as well. To demonstrate this position controlled memory device functionality, we have fabricated a metal-semiconductor-metal memristive switching nanodevice using ZnO nanorods. Superhydrophobicity employed in this memristor gives rise to illumination direction selectivity as an extra controlling parameter which is important feature in emerging. When light irradiates from a point source in water to the surface treated device, refraction of light ray takes place at the water/air interface because of the optical density differences in two media (water/air). When incident light travels through a higher refractive index medium (water; n=1.33) to lower one (air; n=1), a total reflection occurs for incidence angles over the critical value. Thus, when we watch the submerged NW arrays at the view angles over the critical angle, a mirror-like surface is observed due to the presence of air pocket layer. From this processes, the reversible switching characteristics were verified by modulating the light incident angle between the resistor and memristor.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.25-29
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• 2023

폴리실라잔 고체 전해질 층과 은(Ag) 활성 전극의 공정이 멤리스터의 전기적 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 더 높은 온도에서 어닐링된 고체 전해질을 갖는 멤리스터가 더 낮은 온도에서 어닐링된 고체 전해질을 갖는 소자보다 더 높은 set voltage 및 더 나은 메모리 유지 특성을 보였다. 어닐링 온도 증가에 따른 set voltage의 증가 및 메모리 유지 특성의 향상은 각각 고체 전해질 층 내부의 빈 공간의 감소 및 균일도 증가 때문인 것으로 사료된다. 고체 전해질 층을 비교적 높은 온도에서 어닐링 할지라도, 폴리실라잔 용액의 농도가 지나치게 높은 경우에는 멤리스터의 저저항상태가 유지되지 못했다. 마지막으로, 용액공정으로 형성한 Ag 활성 전극을 갖는 멤리스터는 진공공정으로 형성한 Ag 활성 전극을 갖는 소자와 달리 WORM 특성을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 WROM 특성은 용액공정 Ag 활성 전극에 존재하는 형태적 결함 때문인 것으로 사료된다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권6호
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• pp.685-694
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• 2015

In this paper, a new dynamic reference scheme is proposed to improve the read voltage margin better than the previous static reference scheme. The proposed dynamic reference scheme can be helpful in compensating not only the background pattern dependence but also the cell position dependence. The proposed dynamic reference is verified by simulating the CMOS-memristor hybrid circuit using the practical CMOS SPICE and memristor Verilog-A models. In the simulation, the percentage read voltage margin is compared between the previous static reference scheme and the new dynamic reference scheme. Assuming that the critical percentage of read voltage margin is 5%, the memristor array size with the dynamic scheme can be larger by 60%, compared to the array size with the static one. In addition, for the array size of $64{\times}64$, the interconnect resistance in the array with the dynamic scheme can be increased by 30% than the static reference one. For the array size of $128{\times}128$, the interconnect resistance with the proposed scheme can be improved by 38% than the previous static one, allowing more margin on the variation of interconnect resistance.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권5호
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• pp.1-9
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• 2012

저항, 콘덴서, 및 인턱터와 함께 4의 회로 소자로 알려진 멤리스터가 개발되었으나, 아직 그 전기적 특성이 충분히 해석되지 않고 있다. 멤리스터들은 연결된 극성에 따라서 저항이 증가 혹은 감소하며, 직렬 혹은 병렬연결 형태에 따라서 그 동작 특성이 다양해진다. 본 연구에서는 HP의 $TiO_2$ 멤리스터를 모델로 하여 다양한 직 병렬회로에 대한 전기적 특성을 분석하였다. 이를 위해서 사인파 입력신호에 대해서 나타나는 전압-전류 간의 히스테르시스 루프의 다양한 모양을 분석하였다. 본 멤리스터 연구결과는 멤리스터 소자에 대한 특성 이해와 논리 회로 및 뉴런 셀에의 응용회로들의 특성을 분석하는데 유용하게 사용될 수 있다.