一、存储设备:超越摩尔定律(论文文献综述)
曹士杰[1](2021)在《基于算法-硬件协同设计的高性能人工智能计算》文中研究表明大数据和深度学习的兴起使得人工智能在视觉、语音和语言等应用领域取得了革命性的突破。数据、算法和算力是人工智能取得巨大成功的三要素。上层应用的数据规模和算法规模与日俱增,对硬件算力的需求呈指数级增长。然而随着摩尔定律和登纳德缩放比例定律的停滞,通用处理器的性能提升显着放缓。因此,人工智能应用面临硬件算力需求和供应之间的巨大差距。实现高性能人工智能计算是学术界的研究热点也是工业界人工智能应用落地的迫切需求。算法-硬件协同设计同时在算法端减少对算力的需求,在硬件端带来性能提升,是实现高性能人工智能计算的重要方法。本文结合人工智能领域特性,通过分析算法设计和硬件设计对计算和访存特性的需求矛盾,提出了一套高性能人工智能计算的算法-硬件协同设计方法,其核心内容包括面向硬件优化算法和面向算法定制硬件。本文的研究工作以该算法-硬件协同设计方法为指导原则,围绕数据规模增长和算法规模增长带来的巨大算力需求,针对搜索引擎数据检索和深度学习模型推理选取了四个具体问题进行研究以实现高性能计算。具体研究内容如下:(1)搜索引擎海量互联网数据的快速选取。搜索引擎的选取服务为了选取匹配用户查询的文档,需要对海量的互联网数据进行检索。即使部署了大量的CPU,计算和访存密集的选取服务依然面临着高延迟,低吞吐和高能耗的挑战。本文对选取服务的关键部分匹配计算和索引读取进行了算法优化和硬件定制,提出了基于FPGA的选取服务专用加速器系统。具体地,本文在算法端基于剪枝减少了索引查询量和匹配计算量,在硬件端通过电路微结构设计定制了流水并行的匹配处理器和高效的索引流读取器。使用必应搜索的真实索引数据和查询日志进行实验评估,该系统可以显着降低选取服务的平均延迟和尾部延迟,并提高吞吐量。(2)深度神经网络权值稀疏的模型有效性和硬件高效性权衡。近年来深度神经网络的模型参数量和计算量呈指数级增长。权值稀疏化具有很好的模型压缩效果,同时也引入了不规则计算和访存,对并行计算硬件并不友好。结构化稀疏可以解决硬件高效性的问题,但是对模型准确率和压缩率产生了极大影响。本文同时从模型有效性和硬件高效性的角度对权值稀疏进行需求分析和协同设计,提出了组平衡权值稀疏模式。组平衡稀疏化算法将权值矩阵划分为大小相同稀疏度相同的组以进行并行计算,在组内采用非结构化稀疏以保证模型的准确率。实验表明,组平衡稀疏具有与非结构化稀疏几乎相同的模型压缩效果,且优于其他结构化稀疏;为组平衡稀疏设计实现的GPU加速库相比较于其他稀疏模式的GPU加速库,实现了显着的性能提升。(3)基于权值稀疏的LSTM网络低延迟推理。LSTM网络广泛应用于语言语音等延迟敏感的应用中。为了实现LSTM网络的低延迟推理,本文将组平衡稀疏模式应用到LSTM网络中,提出了基于FPGA的组平衡稀疏LSTM推理加速器。矩阵向量乘法是LSTM模型推理中计算最密集的部分,该FPGA加速器结合稀疏矩阵的组平衡特性,定制了负载均衡和访存规则的高并行矩阵向量乘法核心,因此对于批处理大小为1的LSTM模型推理也能实现低延迟。实验表明,与之前使用不同压缩技术的LSTM网络FPGA加速器相比,基于组平衡稀疏的LSTM网络FPGA加速器实现了显着的延迟降低。(4)基于特征稀疏的CNN模型高效推理。卷积神经网络产生的特征图中存在大量的稀疏性,利用特征稀疏可以避免大量无效的计算和访存,从而降低模型推理的负担。本文提出了一种新的基于数值量化预测特征稀疏的CNN推理加速框架。基于低比特数值量化的特征稀疏预测方法具有轻量性和通用性的优势,并且不需要对模型进行重训练。利用预测出的特征稀疏作为卷积计算的输出稀疏,该框架可以剪枝模型推理中大量零值对应的无效前序计算。实验表明,低比特量化网络可以准确地预测特征稀疏性,且对模型的总体准确率几乎没有影响;该框架的CPU实现显着减少了卷积计算量并加速了CNN模型推理。综上所述,本文的研究工作基于算法-硬件协同设计为人工智能面临性能瓶颈的代表性应用和算法提出了高性能计算方案,希望可以为未来研究提供借鉴和参考,促进高性能人工智能计算和算法-硬件协同设计的发展。
张凡青[2](2021)在《超陡峭摩擦离-电晶体管及其人工突触应用研究》文中指出自1965年戈登·摩尔提出摩尔定律,摩尔定律已经指导了电子信息行业(IT)数十年,它指导电子设备朝着小型化的方向飞速发展。如今晶体管的物理极限已经突破5nm工艺节点,摩尔定律的极限也即将到来。为了突破摩尔定律的极限,IT行业开始朝着超摩尔定律方向发展,新的材料与工艺技术不断涌现,多功能化设备、有源传感器、自驱动系统和神经形态器件得到快速发展。自摩擦纳米发电机问世以来,它在能源收集及传感领域独具优势,实现了摩擦电势与半导体器件相结合,形成了摩擦电子学的新学科。为了开发高性能场效应晶体管的自驱动电子器件,本课题研究在摩擦电子学的基础上,结合离子凝胶双电层晶体管,实现了在摩擦电势下对晶体管的栅极高效调制,研究分析了其高电容特性,陡峭亚阈值摆幅特性,以及神经形态晶体管在逻辑和人工突触的应用研究。本文的主要工作包含如下三个方面:第一,构建了基于离子凝胶双电层结构的氧化铟摩擦晶体管,即以离子凝胶作为栅极电介质材料,电场的极化作用诱导离子凝胶产生双电层结构,通过电容耦合实现摩擦电势下对器件沟道载流子的有效调制。此外,对于离子凝胶双电层电容性能进行测试研究,分析摩擦电势双电层的形成原理,通过离子凝胶的阻抗及Nyquist曲线的表征分析,反映出离子凝胶作为场效应晶体管的栅极电介质高效的载流子调制能力。第二,研究了摩擦离-电学晶体管的电学性能,解释了摩擦离-电器件的工作原理。通过动态摩擦电势下的电流转移特性和位移输出特性的测试,对比了外加电场和摩擦电势调控的器件的电学特性,证明了摩擦电势足以媲美电压调控器件的性能。研究分析了摩擦晶体管的陡峭特性及影响因素,结果显示摩擦离-电晶体管在高灵敏度距离传感方面具有出色的应用潜力。第三,提出了机械可塑性陡峭神经形态晶体管的概念,主要研究了神经形态晶体管在逻辑和人工突触的应用。陡峭神经形态晶体管可以实现在触觉刺激下的神经形态逻辑应用,陡峭神经形态晶体管同时模拟了生物突触的增强/抑制可塑性和双脉冲易化短程可塑性行为以及长程可塑性行为,实现了高响应高识别率的图像识别模拟,证明了其在逻辑转换和神经形态计算领域的应用优势。
严秀[3](2021)在《新型二维材料光、电及插层调控物性研究》文中指出2004年石墨烯的发现使研究人员开始以全新视角探索材料属性,进而推动了其他二维材料的发展,例如黑磷、氮化硼、MoS2、MXenes(过渡金属碳/氮化合物)等。二维材料因蕴含着丰富的属性而被视为下一代电子器件和光电子器件的基石。半导体行业的发展往往伴随着新工艺和新材料的更迭,所以不断对新型二维材料展开探索和研究是非常有价值的。随着研究的不断推进,越来越多的二维材料被挖掘,新奇而优异的性能被开发。二维材料将更好地在现实中落地生根,服务日常生活。研究二维材料,一方面是探索其本征的基础物理性质,另一方面是基于二维材料的特性开发具有优异性能的电子器件及光电子器件。本论文从新材料、新性能、新应用三个方面对新型二维材料开展探索,研究其物理性质,并尝试使用化学插层的手段调控其物理性质,以期获得性能优异的电子器件和光电器件。基于课题组丰富的材料生长经验生长了一些新型的二维材料,包括BiSeI、MoO3、SnS2和MPX3(过渡金属硫代/硒代磷酸盐)家族的系列样品,然后在这些新型二维材料上开展相关的研究工作。主要研究内容如下:1.对新材料BiSeI单晶的物性进行研究,包括晶体结构、能带结构、光谱特性和光电特性。通过改良生长方法获得了高质量的BiSeI单晶,拉曼光谱测量表明BiSeI单晶在空气中是稳定存在的。以BiSeI单晶为沟道材料构筑光电探测器,在可见光范围内进行一系列光电性能测试。在入射激光波长为635 nm,功率为0.23 mW cm-2,偏置电压0.1 V的测试条件下,光响应度为3.2 A/W,比探测率为7×1010 Jones,在单晶光电探测器中表现突出,意味着BiSeI具有优异的光电性能。这是一种新型的光电沟道材料,BiSeI单晶可解理的特性使其在低维光电探测器中也具有潜在应用价值。2.用插层技术调控二维材料ZnPS3电学性能,研究ZnPS3的新性能。ZnPS3本身是一个绝缘材料,通过溶液插层技术获得了金属性的Co-ZnPS3纳米片和具有n型半导体性质的Cu-ZnPS3纳米片。室温下,Co-ZnPS3器件的沟道电导率为8×104 S/m;Cu-ZnPS3器件电流开关比为105,载流子迁移率为0.03 cm2 V-1 s-1。实验结果表明在同一种材料中使用简单的方法实现了绝缘体、金属、半导体三种性能的调控,在同一种材料中实现绝缘体、金属、半导体三种性能是非常少见的。3.将MoO3的两性化合物性质和封装保护性质应用于平面异质结制备中,开发了 MoO3作为保护层的新应用,简化了器件制备过程中的刻蚀工艺。利用MoO3作保护层制备了 Co-SnS2/SnS2平面金属/半导体异质结和Cu-SnS2/SnS2平面PN异质结。电学测试结果表明,以金属性Co-SnS2做金属接触电极的Co-SnS2/SnS2器件比金做接触电极的SnS2器件具有更大的沟道电流。这意味着相比于直接沉积金属,金属平面异质结的接触方式可以有效降低接触电阻。Cu-SnS2/SnS2器件的伏安特性曲线表现出了典型的PN结特性。插层SnS2平面异质结的成功制备表明MoO3具有类似于氮化硼的封装保护能力。与当前复杂的加工工艺进行比较,MoO3作为保护层可以简化器件制备过程的刻蚀工艺,更好地保留材料的本征性能,也能降低器件制备的成本。4.对新型二维磁性材料MPX3的新应用进行了研究。过去对MPX3材料的研究大都集中在磁性领域,现在对其光电性能展开探索,发现其具有良好的光电响应性能,在405 nm激光的辐照下,MnPSe3光电探测器的光响应度为7.86 A/W,比探测率为7.3×1012 Jones(偏压5V,入射激光功率1.27 μW cm-2);FePSe3光电探测器的光响应度为10.6 A/W,比探测率为1.5×1010 Jones(偏压0.1 V,入射激光功率27 μW cm-2)。
李吴波[4](2021)在《基于Cs离子的无机钙钛矿研究与忆阻器应用》文中研究指明过去几十年全球数字信息爆炸式增长,如今社会进入信息网络化时代,整个社会对于信息存储的需求急剧增加,这推动了科学界开发具有高密度和非易失性存储的高速运行的通用存储器。其中电阻开关存储器作为下一代候选信息存储技术,具有低功耗,良好的低工艺尺寸潜力,易于三维堆叠,和互补金属氧化物半导体(CMOS)具有兼容性,满足高性能数据存储的关键要求。同时近年来钙钛矿由于具有较强的光学吸收、可调谐的禁带、双极性电荷输运和较长的电子-空穴扩散长度,因此适用于各种应用如太阳能电池、发光二极管和薄膜晶体管。近几年来也被用于非易失性电阻开关存储器的应用。在此本文主要基于Cs离子的无机钙钛矿材料进行研究,主要针对材料的制备,阻变行为研究和阻变性能的改善进行了以下研究:对于CsPbBr3薄膜,使用两种方式制备的Al/CsPbBr3/FTO(掺杂氟的Sn O2导电玻璃(Sn O2:F))器件,都表现出良好的记忆电阻存储器性能。其中一步法制备方式,开启电压在2 V,低阻态LRS(low resistance state)大概位于103Ω,高阻态HRS(high-resistance state)大概位于105Ω,开关比>102,保持时间>104s,多次循环具有很好的稳定性,重复性。通过限制电流的控制,可以微调LRS的阻值,而HRS未受变化,从而实现了多级存储的功能。多步法方式,开启电压在1 V,LRS大概位于102Ω,HRS大概位于104Ω,开关比同样大于>102,保持时间>104 s,多次循环具有可靠的稳定性。通过I-V双对数处理,对器件进行了电子传输模型分析。对Cs2Pb(SCN)2I2薄膜,成功制备了Al/Cs2Pb(SCN)2I2/FTO结构存储器件,对器件的基本记忆电阻阻变进行测试,脉冲模式测试,稳定性测试,高温可靠性测试,以及多级存储能力进行测试等方面进行了系统的研究工作,分析阻变的原理及模型。开启和关闭电压主要分布于2 V和-2 V左右,LRS约为102~103Ω,HRS为106~107Ω,开关比基本维持104以上,甚至可以到105,保持阻值状态时间大于104 s。Al/Cs2Pb(SCN)2I2/FTO器件可以通过调节限制电流实现多次存储功能。并且具有很好的稳定性和保持性。并且演示了在脉冲模式下实现读写擦除过程,观察到阻值切换速率,约为104.7 ns。最后我们针对Al/Cs2Pb(SCN)2I2/FTO器件,从聚甲基丙烯酸甲酯的引入,光辅助作用,改变电极,以及通过Br元素的掺入,来改进记忆电阻存储器的性能。
胡振[5](2021)在《基于光致变色效应的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究》文中指出透明玻璃被认为是三维光学信息存储和多级加密的重要介质。然而,用半导体蓝色激光代替高成本飞秒激光直接在透明玻璃内部书写三维图案仍然是一个挑战。此外,无机光致变色材料因其在全息存储和光学数据存储领域的潜在应用而受到人们的广泛关注,与光致变色薄膜和陶瓷相比,光致变色玻璃由于具有较高的透明性,使其更容易增加相同体积下的数据存储量。稀土离子掺杂的透明光致变色玻璃可以通过外部光场来调控其发光特性,进而拓展了发光玻璃的应用领域。因此,迫切需要开发光调控玻璃来实现三维光学信息存储应用。本文通过高温固相熔融法制备了稀土离子Eu3+掺杂的钨磷酸盐玻璃。探究了Sb2O3对玻璃透明度的影响,Sb2O3的加入稳定了W6+的价态,从而得到了透明的钨磷酸盐玻璃。在473nm激光照射下玻璃表现出光致变色效应,热刺激使其褪色,经过多次循环,表现出良好的可逆性。玻璃中W和Sb元素的价态变化,揭示了可逆变色机理。由于Eu3+的发光峰与光致变色玻璃的吸光度重叠,因此Eu3+的发光可以被蓝色玻璃宿主吸收,从而通过光致变色调控发光,并且实现68%的光致发光调控率。在此基础上,演示了复杂的信息模式在光调控玻璃中写入、读取和擦除,显示出可逆的三维光学数据存储能力。此外,可对写入透明玻璃任意三维空间的光学信息进行分层识别,展示了信息加密功能。该透明光调控玻璃对于拓展其在光电领域的新应用具有重要意义。为了进一步拓展发光调控的新应用,用同样的方法制备了稀土离子Er3+/Yb3+共掺杂的钨磷酸盐玻璃,实现了上转换发光模式。由于上转换是一个非线性的光学过程,它需要两个或更多的低能近红外光子通过多步能量转移产生一个更高的能量光子,具有较大的反斯托克斯位移。这一特性对于光敏材料在三维光存储设备中的应用具有特别的意义,它不仅提供了很高的三维空间分辨率,而且多光子吸收有效避免了新的光致变色反应,实现了远程控制和非破坏性发光读取。研究了该透明光致变色玻璃的可逆上转换发光特性,在473nm激光照射下,钨磷酸盐玻璃的颜色由淡黄色变为蓝色,热刺激使其脱色,并且光致变色效应可逆地调控其上转换发光。通过演示信息数据在透明玻璃中反复写入和擦除,并且上转换发光调控可以读出光学信息,展现了信息无损读出的新兴应用。
王昊晟[6](2021)在《人工智能、赛博格与(后)人类主义 ——当代技术文化思潮研究》文中研究说明伴随着新一轮技术革命的爆发,纳米、信息、生物和认知等技术的会聚使以人工智能、赛博格等为代表的面向未来的技术得到跨越式的发展与演进,人机博弈、人机融合等概念逐渐从科幻走向现实。Alpha Go、自动驾驶、GPT-3自然语言处理模型——人工智能不断入侵并挑战原本专属于人类的领域;仿生手、脑部植入电极、“聪明药”——各类增强、改造技术让人类的赛博格化愈加深入。面对这样一轮智能科技的震动,史蒂芬·霍金、伊隆·马斯克、比尔·盖茨等科技意见领袖一再表达了担心与忧虑,许多从事科研工作的学者也多有附议。同时,在科技文化思潮的冲击下,传统人本主义所秉持的人类凌驾于万物之上的观点被逐渐打破,“超人类”“后人类”等概念也相继复归于人们的视野中。我们对于时空、世界甚至我们自身的理解,都因为当前人类与技术的密切关系发生了巨大的改变。因此,当我们在思考、畅想人类的未来时,我们不禁要再次追问“技术之于人类究竟何为”这一古老且根本的问题。基于此,本文主要的两项工作是:1.对以人工智能、赛博格等为代表的当代技术的解析,既包括对它们的历史溯源、概念澄清、类型辨析,也包括对它们所带来的公众关切进行回应;2.对以人类中心主义、超人类主义、后人类主义等为代表的当代技术文化思潮的探讨,包括它们的整体谱系、彼此关联与具体内涵,辨析不同的技术文化思潮对人类与技术相关问题给出的解答。从整体上看,本文从对当代技术的阐述出发,进而深入到对当代技术文化思潮的讨论,最后复归于对当代技术的反思,遵循着一种“实践-理论-实践”的反身式认识过程。本文第一章以人机博弈的震动和人机融合的冲击为始,指明当代技术的代表——人工智能和赛博格。同时,本章对于全文的整体架构、研究重点等问题进行了总括式的概述。第二章的内容对人工智能和赛博格两大技术的历史、当下与未来进行了全面的解析,并重点关注了人工智能威胁论和赛博格演化的问题,尝试对其给予清晰的梳理与分析。第三章作为全文承上启下的关键章节,一方面,本章将描述由人工智能和赛博格技术所带来的后人类社会可能图景,并总结其中人类与技术的二元关系;另一方面,本章将完成从当代技术到当代技术文化思潮的视角转换,并对将技术视作人类发展的关键性甚至唯一性力量的当代技术文化思潮谱系I进行阐述。在第四章我们将立足于对“正题”谱系I的批评与反思,提出与之相对应的“反题”——当代技术文化思潮谱系II。第五章则是在对“正题”谱系I和“反题”谱系II扬弃基础上提出的“合题”——当代技术文化思潮谱系III:后人类主义。在完成对当代技术文化思潮谱系的探讨后,第六章我们将重回到当代技术,对当前火热的人工智能威胁论以及赛博格超越人类论给予理性的分析与回应。最后,在本文的结语部分,我们将对全文进行一次回顾性的总结,再次阐明各章节的论证、章节间的脉络及全文的主旨。在完成这项回顾性工作后,我们将从“人类世”这一概念出发,重新审视并展望人类与技术二元关系的未来可能。
殷泽坤[7](2020)在《大规模超长生物序列聚类分析》文中研究说明新测序技术的数据产生能力已经超越着名的摩尔定律,当前基因组数据正以12-18个月10倍以上的速度增长。数据处理所耗费的时间、人力与经济开销在整个测序流程中所占的比重越来越大。我国十三五期间将对150万人进行基因组测序,每个人将产生300-500GB的数据,基因数据总量在十三五末期将达到EB级别。而对于宏基因组学,仅1克土壤样品的宏基因组测序就可以产生50TB的原始数据。如何高效处理超大规模生物序列数据是高性能处理生物信息分析必须面对的课题。生物序列聚类分析是生物信息学和现代生命科学研究中一个基本且重要的问题,在冗余去除、序列分类和物种分析等方面具有重要意义。本文的研究内容是超大规模生物数据的聚类以及如何利用高性能计算技术来加速聚类的过程,本文主要解决了四个方面的挑战:一、超大规模生物序列数据的I/O问题:在超大规模序列数据聚类分析中本文面临的首要问题是如何高效解析规模如此之大的生物序列数据,这是后续序列数据处理和分析的前提。为此本文提出了一个专门用于生物序列数据处理的高性能I/O框架。本文充分利用了 FASTA以及FASTQ格式的特性,设计并开发了一套面向多核平台的、支持轻量级格式化的I/O框架,消除了大规模生物序列处理中 I/O性能瓶颈,并且该框架已经应用于本文开发的高性能序列相似度计算软件RabbitMash中。该框架的提出为后续的序列聚类分析奠定了基础。另外本文还将该框架推广应用于I/O密集的测序数据质量控制软件RabbitQC中,得益于这个高效率的I/O框架,RabbitQC取得了较大性能提升。二、超大规模以及超长生物序列的相似度计算问题:如何度量序列之间的相似度是生物数据聚类分析中的核心问题。在超大规模以及超长序列相似度计算方面,本文介绍了一个面向多核计算平台的高性能序列相似度分析软件RabbitMash。RabbitMash采用了最小哈希(MinHash)算法并且使用Jaccard Index来评估基因组或者序列之间的相似度。MinHash算法的复杂度远远低于基于动态规划的比对算法以及非基于比对的kmer方法,该算法是处理超大规模数据以及超长序列的一种行之有效的手段。在算法实现上,RabbitMash充分利用了现代高性能多核计算平台上的快速存储设备以及具备强大计算能力的向量处理单元。在单个计算节点上,RabbitiMash成功地将1.1TB生物序列的距离矩阵计算时间缩短到5分钟,相对于其它基于比对的计算方法,RabbitMash的性能提升可以达到2-3个数量级。在RabbitMash的基础上,本文继续开发了RabbitSketch 软件库。除 MinHash 算法外,RabbitSketch 中还支持 HistoSketch、OrderMinHash 以及 HyperLogLog 等一系列 sketch 算法,RabbitSketch 是后续聚类工作中相似度计算的核心。同时本文将RabbitSketch封装为一个独立的软件库提供给其他科研人员使用,并且针对不同的用户群体提供了 C++和Python两种语言的API。三、层次聚类在大规模生物序列数据处理上的拓展性问题:为了解决层次聚类算法的数据拓展性问题,本文实现了一种支持超长序列的、基于稀疏距离矩阵的层次聚类方法,该方法使用RabbitMash计算稀疏距离矩阵,然后将这个稀疏矩阵按距离从小到大的顺序排序,最后使用hcluster算法对已排序的稀疏矩阵进行聚类。这个方法中除了计算稀疏距离矩阵之外另一个性能热点就是稀疏矩阵的排序操作。针对这个比较耗时的排序操作本文提出了一个基于归并排序和排序网络的混合并行排序算法,并介绍了其在多核和众核平台上的优化实现。四、贪心增量聚类算法在分布式环境下的拓展性问题:本文还介绍了一个面向分布式环境下的贪心增量聚类框架,该框架将贪心增量聚类方法拓展到了集群环境上,打破了单节点计算资源不足对聚类分析数据规模的限制。该框架采用了“MPI+Pthread”的混合并行编程模型,并且使用计算通信掩盖的技术来降低节点间通信带来的额外开销。最终,该框架能够充分利用分布式计算集群对更大规模的生物序列数据进行聚类分析。拓展性测试表明该框架在200个CPU核心的分布式测试环境下取得了接近线性的拓展性。综合上述的研究内容以及所取得成果,本文中所提出的方法在现代多核与众核平台以及分布式集群平台上基本完成了超大规模生物序列数据的聚类分析工作,可以在可控时间内完成对TB级数据的聚类分析工作。另外,本文所述的工作成功地将高性能计算的相关技术应用于超大规模生物序列分析中,并且将其中通用的方法封装为相应的软件包和软件库。本文已经将高性能I/O框架RabbitIO、高性能测序数据质控软件RabbitQC、高效基因组分析软件RabbitMash、高性软件库RabbitSketch以及分布式贪心增量聚类框架DGCF发布到开源软件平台Github和Bitbucket上,这些高性能软件能够极大提高相关数据分析工作的效率。
陈亮[8](2020)在《集成电路的多物理场建模仿真技术研究》文中研究说明随着三维集成电路技术的迅速发展,芯片朝着高密度、多功能、小型化、高性能等方向发展。高速数字信号的频谱已经进入微波波段,引起芯片的电磁兼容问题;不断提高的功耗密度导致芯片严重的热可靠性问题;持续增长的电流密度触发铜导体电迁移失效问题。并且,三个物理场(电磁场/电场、热场和电迁移应力场)之间存在相互作用与耦合效应,是复杂的非线性问题。因此,多物理场耦合分析对集成电路的设计尤为重要。本学位论文主要研究麦克斯韦方程组、热传导方程和电迁移科合隆方程的解析和数值方法。然后,基于数值和解析方法,结合多物理场之间的联系,对集成电路进行多物理场耦合分析。本文的主要研究成果归纳如下:1.基于导体表面粗糙度的梯度模型,推导出线性电导率的解析解与任意电导率的半解析解。根据提出的半解析梯度模型,分析具有同一均方根值的不同分布(均匀、正态和瑞利分布)对传输线导体损耗的影响。证明了导体粗糙度不仅和均方根值有关,也和表面高度分布有关。为描述导体表面粗糙度提供了一个更加合理的模型。2.基于交替方向隐式时域有限差分数值方法,求解嵌入德拜色散模型的麦克斯韦方程组,分析空腔介质谐振器封装天线的屏蔽效能以及空腔内电路的电磁兼容问题。以高斯平面波作为激励,将时域响应做傅里叶变换得到频域电磁场,根据公式得到屏蔽效能,研究屏蔽腔的频域特性。然后,分析高斯脉冲波对屏蔽腔内电路的数字信号影响,研究屏蔽腔的时域特性。为屏蔽腔的设计提供理论依据。3.提出解析方法分析电源供电网络互连线的一维稳态热传导问题。引入半边界Rao-Wilton-Glisson(RWG)基函数,改进的泊松方程方法可以处理三类热边界条件,分析任意二维结构的稳态热传导问题。基于交替方向隐式方法,将空间差分格式等效为热阻,建立热阻网络,分析三维结构的瞬态热传导问题。根据混合物理论,建立硅通孔阵列和微流道阵列的等效电阻计算公式,分析复杂的结构和流体传热问题。为集成电路的热分析提供了高效工具。4.采用分离变量法求解电迁移科合隆方程,分析电源供电网络互连线的电迁移应力分布。其中,分离变量法的关键步骤是特征根的确定,对于多段直线与星形分支线特殊结构,推导其特征根的解析解;针对复杂电源供电网络互连线结构,采用Wittrick-Williams(WW)数值算法计算特征根值。提出快速高斯消去法和弦割法加速传统WW算法,根据矩阵行列式特性,取高斯消去后得到的上三角形矩阵对角线上最后一个元素作为矩阵行列式的值,避免了级联相乘运算与数值溢出。5.基于上述提出的解析方法和数值方法,研究电磁场/电场、热场和电迁移应力的多物理场耦合效应。首先,基于提出的半解析梯度导体粗糙度模型,分析粗糙度对传输线的导体损耗以及平均功率容量的影响,从频域研究电磁-热耦合效应。其次,采用交替方向隐式数值方法研究德拜色散媒质的瞬态电磁-热耦合响应,从时域研究电磁-热耦合机理。然后,采用改进的泊松方程方法分析Gallium Nitride(Ga N)功率器件的热分布,研究电-热耦合引起的自热效应。再用安德森加速方法提高电-热耦合的传统迭代法的收敛速度。最后,基于电迁移-热迁移联合方程,分析电源供电网络互连线的电-热-应力耦合效应。
曾凡菊[9](2020)在《无铅卤素钙钛矿薄膜的制备及其阻变性能研究》文中研究表明随着信息时代的高速发展,信息存储容量大和存储单元逐渐小型化的需求不断增强。近年来,常用的硅基Flash存储器已接近其物理极限。因此,铁电存储器、磁性存储器、相变存储器和阻变存储器等新型存储器应运而生。其中,阻变存储器因其结构简单、操作速度快、可缩小性好及耐受性长等优点而被广泛认为是下一代非易失性存储器有力的竞争者之一。阻变存储器的关键材料为存储介质,存储介质材料一般为绝缘体或半导体,常用的存储介质材料有金属氧化物、有机物及氧化物钙钛矿等。金属氧化物的合成需要高温或溅射,成本较高;有机物不稳定易分解;氧化物钙钛矿的合成需要高温且表现为脆性,不易于柔性器件的制备。近年来,卤素钙钛矿因其制备工艺简单、带隙可调、载流子扩散长度长以及离子迁移速率快等优点而被广泛应用于光电器件,如太阳能电池、发光二极管、场效应管、阻变存储器和人工突触等。而卤素钙钛矿结构中的铅为重金属,对人类健康及环境保护存在巨大威胁,限制了它在数据存储领域的实际应用。本论文主要围绕低铅或无铅卤素钙钛矿存储介质的制备及其阻变性能研究展开工作:(1)研究了锡掺杂CsPbBr3量子点的合成方法与光电性能。采用热注入法合成了锡掺杂的CsPbBr3量子点。TEM和XRD结果显示,少量的锡掺杂可以部分替代铅元素,并对量子点有钝化作用,减少了量子点表面缺陷,提高了量子点的光致发光量子效率(PLQY),当Pb:Sn的掺杂比为9:1时,量子点的PLQY从未掺杂的21.0%提高到40.4%。随着锡掺杂浓度的增加(Pb:Sn=8:2,Pb:Sn=6:4),XRD结果显示出杂相,光致发光减弱,PLQY由40.4%降低到10.4%。其中,锡低掺杂的Cs Pb0.9Sn0.1Br3具有最强的光致发光和电致发光,其光致发光(PL)峰位为520 nm,PLQY为40.4%,电致发光峰位为512 nm,电致发光亮度为343.0 cd/m2。此外,制备了锡低掺杂的Cs Pb0.9Sn0.1Br3量子点的阻变存储器,但实验没有观测到明显的阻变性能,这可能是由于量子点成膜太薄。(2)研究了无铅Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜的合成方法。采用溶液旋涂法和反溶剂辅助法分别合成了无铅Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜,对无铅Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜的晶体结构、表面形态、能带结构及光学性能进行了表征。结果表明:1)使用或不使用反溶剂合成的Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜显示出相同的正交相晶体结构;2)使用反溶剂所合成的Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜的PLQY增强,由不使用反溶剂的62.0%增大到了76.0%;3)使用反溶剂所合成的Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜具有相对较小的表面均方根粗糙度(17.5 nm);4)最重要的是,使用反溶剂合成的Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜在空气中显示出长期的稳定性,在大气氛围存放60天后PLQY为76.3%。结果揭示了通过反溶剂辅助结晶策略可有效改善Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜的成膜质量及光学性能,该无铅钙钛矿薄膜在光电器件领域具有潜在的应用前景。(3)研究了基于无铅Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜忆阻器的阻变性能,并将其应用于神经网络计算。将均匀致密的无铅Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜作为存储介质层,构建了Ag/Cs3Cu2I5/ITO阻变存储器。考虑到活性电极Ag易与碘离子发生反应生成Ag Ix化合物,为了避免Ag电极与Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜层直接接触,采用超薄聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜作为隔离层合成了Ag/PMMA/Cs3Cu2I5/ITO忆阻器。经过优化,所合成的忆阻器具有低的工作电压(<±1 V),大的开/关比(102),稳定的耐受性(100次循环)以及长的保持特性(>104 s)。此外,还研究了忆阻器包括长期增强和长期抑制的生物学突触行为,基于上述特性的仿真,通过使用改良的美国国家标准技术研究院手写识别数据集显示出94%的手写识别精度。结果揭示了具有高识别精度的低毒无铅Ag/PMMA/Cs3Cu2I5/ITO忆阻器在下一代新型计算系统领域显示出巨大潜力。(4)研究了阻变存储器存储介质层Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜内部缺陷对阻变性能的影响。采用无铅Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜构建了Al/Cs3Cu2I5/ITO结构的阻变存储器,并研究了添加超配比氢碘酸(HI)量对Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜结构、形态及其阻变性能的影响。结果表明:调节HI浓度可改变Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜的形貌及其阻变性能。具体表现为:添加适量的HI可促进Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜结晶,并降低薄膜表面粗糙度。随着添加HI量的增加,薄膜缺陷增多,出现裂缝,阻变存储器的初始化(Electroforming)电压、设置(set)、重置(reset)电压均减小,器件的开/关比降低。其中,前驱体溶液添加5μL HI所合成的无铅Cs3Cu2I5钙钛矿薄膜晶格缺陷最少,薄膜表面最平整,表面均方根粗超度仅为13.3 nm,该薄膜构建的阻变存储器具有较低的初始化电压(1.44 V),较大的开/关比(65)以及较长的保持特性(104 s)。结果证明适量超配比的I-离子的存在可有效降低薄膜缺陷,并提高了阻变性能。阻变性能会受添加HI量影响的特性为解释基于卤素钙钛矿的阻变切换机制提供了实验和理论依据。
储可新[10](2020)在《CNT-Cache:基于CNFET的自适应数据编码缓存设计》文中进行了进一步梳理随着计算机技术的高速发展,热功耗已然成为限制CPU性能提高的一个重要原因,如何克服它对于以后的高性能CPU设计制造务必重要。而虽然处理器芯片已经取得了长足的发展,但片上缓存(Cache)仍然是其功耗的主要贡献者之一。例如在像Alpha21264,Strong ARM,Niagara和Niagara-2等这些处理器上,Cache提供的功耗分别占总功耗的16%,30%,24%,和24%[2][3]。因此,提高Cache的能量收益(Energy Efficiency)对于克服处理器芯片的“Power Wall”有着非常重要的作用,尤其是对于大规模的多核CPU设计。近年来,摩尔定律在基于Silicon-COMS的电路系统上后继乏力,而碳纳米管场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)由于具备非常低的静态能耗、近乎于零的泄露能耗、和更高的电流密度,已变成Silicon-CMOS技术的一个有效替代品,它非常适合用于设计耗电的Cache。然而,目前基于CNFET的SRAM设计在0/1的读写上有着功耗偏差:读0是读1功耗的3倍,写1是写0功耗的10倍。这极大的降低了基于CNFET的Cache设计的能效优势。为了尽可能发扬基于CNFET的Cache设计的能效优势,本文为基于CNFET的Cache提供了一套完整的解决策略。基于CNFET的SRAM中存在的0/1不对称造成严重的数据相关性,这表明Cache的动态功耗与所存储的数据中的0/1分布直接相关。对于片上Cache,我们针对这种功耗的0/1不对称和数据相关性,提出了提供数据自适应编码的Cache设计。其中,考虑到读写操作对于0/1的功耗优势相反,此数据编码策略需要实时的访问模式(Read Intensive or Write Intensive)预测来保证数据编码的有效性。我们在Gem5平台上对CNT-Cache进行了实验仿真,结果显示:对比于经典的基于CNFET的Cahce电路,本文设计的提供自适应数据编码功能的Cache能耗平均减少了22.2%。
二、存储设备:超越摩尔定律(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、存储设备:超越摩尔定律(论文提纲范文)
(1)基于算法-硬件协同设计的高性能人工智能计算(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.1.1 课题的背景:算力的需求和供应差距 |
1.1.2 高性能人工智能计算的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 通用处理器和领域专用架构 |
1.2.2 人工智能芯片 |
1.2.3 深度神经网络模型压缩与加速 |
1.2.4 现有研究中存在的不足 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 算法-硬件协同设计 |
2.1 引言 |
2.2 算法设计和硬件设计矛盾 |
2.3 高性能人工智能计算的算法-硬件协同设计方法 |
2.3.1 协同设计流程 |
2.3.2 算法优化方法 |
2.3.3 硬件定制方法 |
2.3.4 细粒度协同设计空间探索 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于FPGA的搜索引擎选取服务加速 |
3.1 引言 |
3.2 背景和相关工作 |
3.2.1 选取服务 |
3.2.2 选取服务性能瓶颈分析 |
3.3 FlexSaaS异构加速器系统 |
3.3.1 系统概述 |
3.3.2 匹配算法-匹配处理器协同设计 |
3.3.3 索引流读取微结构定制 |
3.3.4 统一存储访问 |
3.3.5 系统灵活性和可扩展性支持 |
3.4 实验与分析 |
3.4.1 FlexSaaS系统实现 |
3.4.2 FPGA资源利用 |
3.4.3 加速分析 |
3.4.4 系统整体性能 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于组平衡稀疏的模型压缩与加速 |
4.1 引言 |
4.2 背景和相关工作 |
4.2.1 非结构化稀疏与结构化稀疏 |
4.2.2 权值稀疏模型有效性和硬件高效性的权衡 |
4.3 组平衡稀疏神经网络 |
4.3.1 组平衡稀疏:硬件友好型稀疏模式 |
4.3.2 深度神经网络的组平衡剪枝(稀疏化)算法 |
4.3.3 组平衡稀疏矩阵乘法的GPU实现 |
4.4 实验与分析 |
4.4.1 组平衡剪枝分析 |
4.4.2 GPU矩阵乘法基准测试 |
4.4.3 不同任务和模型的实验结果 |
4.4.4 组大小分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于FPGA的组平衡稀疏LSTM网络加速 |
5.1 引言 |
5.2 背景和相关工作 |
5.2.1 LSTM网络 |
5.2.2 稀疏神经网络硬件加速 |
5.3 基于FPGA的组平衡稀疏矩阵计算和存储 |
5.3.1 高并行稀疏矩阵向量乘法设计 |
5.3.2 无需解码的稀疏矩阵存储格式 |
5.4 基于FPGA的组平衡稀疏LSTM加速器 |
5.4.1 系统概述 |
5.4.2 稀疏矩阵向量乘法单元 |
5.4.3 向量按位操作单元 |
5.4.4 控制器 |
5.5 实验与分析 |
5.5.1 实验设置 |
5.5.2 量化组平衡稀疏模型 |
5.5.3 组平衡稀疏LSTM的FPGA加速器高效性 |
5.5.4 讨论:英伟达细粒度结构化稀疏和稀疏张量核 |
5.6 本章小结 |
第6章 基于数值量化预测特征稀疏的CNN加速 |
6.1 引言 |
6.2 背景和相关工作 |
6.2.1 卷积神经网络中的特征稀疏 |
6.2.2 模型稀疏化与数值量化相关工作 |
6.3 SeerNet设计与实现 |
6.3.1 基于数值量化预测特征稀疏 |
6.3.2 基于特征稀疏剪枝卷积计算 |
6.4 实验与分析 |
6.4.1 数据集和模型 |
6.4.2 模型整体准确率 |
6.4.3 推理加速 |
6.4.4 量化预测分析 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)超陡峭摩擦离-电晶体管及其人工突触应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 人类与能源 |
1.1.2 5G时代物联网的能源自驱动需求 |
1.2 摩擦电子学 |
1.2.1 摩擦纳米发电机简介 |
1.2.2 摩擦电子学晶体管 |
1.2.3 摩擦电子学晶体管的应用方向 |
1.3 摩擦离-电晶体管 |
1.3.1 离子凝胶双电层晶体管简介 |
1.3.2 摩擦离-电晶体管研究进展 |
第二章 氧化铟摩擦晶体管的制备及双电层电容性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 氧化铟离子凝胶晶体管的制备及表征 |
2.2.1 器件制备 |
2.2.2 表征手段 |
2.2.3 氧化铟摩擦晶体管的基本结构 |
2.3 TENG的输出性能表征与分析 |
2.4 离子凝胶双电层电容特性研究 |
2.4.1 离子凝胶双电层形成原理分析 |
2.4.2 离子凝胶双电层电容特性表征与分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 摩擦离-电晶体管氧化铟晶体管的电学性能及陡峭性研究 |
3.1 引言 |
3.2 摩擦离-电晶体管氧化铟晶体管的电学性能 |
3.2.1 晶体管的转移曲线和输出曲线特性 |
3.2.2 晶体管在不同真空度下的性能分析 |
3.3 摩擦离-电晶体管氧化铟晶体管的工作原理 |
3.4 摩擦离-电晶体管氧化铟晶体管陡峭性研究 |
3.4.1 外加电场下晶体管的陡峭性研究 |
3.4.2 接触分离式TENG下晶体管的陡峭性研究 |
3.5 本章小结 |
第四章 机械可塑性陡峭神经形态晶体管逻辑和人工突触应用 |
4.1 引言 |
4.2 机械可塑性人工突触的典型特征行为研究 |
4.2.1 单脉冲可塑性行为(PSCs) |
4.2.2 双脉冲易化行为(PPF) |
4.3 神经形态晶体管的时空动态逻辑研究 |
4.4 神经形态晶体管在图像识别仿真中的应用 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
5.3 主要创新点 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读学位期间发表论文情况 |
(3)新型二维材料光、电及插层调控物性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 二维材料概述 |
1.1.1 二维材料分类 |
1.1.2 二维材料生长 |
1.1.3 二维材料转移技术 |
1.1.4 二维材料器件制备 |
1.2 二维材料场效应晶体管 |
1.2.1 场效应晶体管性能参数与应用 |
1.2.2 接触电阻 |
1.2.3 二维材料场效应晶体管研究进展 |
1.3 二维材料光电探测器 |
1.3.1 光电探测器物理机理 |
1.3.2 光电探测器性能指标参数 |
1.3.3 二维材料光电探测器研究现状 |
1.4 二维材料的调控手段 |
1.4.1 插层调控 |
1.4.2 场效应调控 |
1.5 选题依据与研究内容 |
第二章 BiSeI单晶的光电性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 BiSeI单晶生长 |
2.2.2 BiSeI单晶表征 |
2.3 BiSeI单晶的光电性能研究 |
2.4 本章小结 |
第三章 ZnPS_3插层调控的物性研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 ZnPS_3单晶生长及表征 |
3.2.2 插层ZnPS_3纳米片合成及表征 |
3.2.3 插层ZnPS_3纳米片FET器件制备 |
3.3 插层ZnPS_3纳米片FET器件的电学性能测试与分析 |
3.3.1 Co-ZnPS_3纳米片FET器件的电学性能测试与分析 |
3.3.2 Cu-ZnPS_3纳米片FET器件的电学性能测试与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 三氧化钼封装制备平面异质结的物性研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 MoO_3和SnS_2的单晶生长及表征 |
4.2.2 MoO_3封装制备平面异质结及表征 |
4.3 器件电学性能研究 |
4.3.1 FET器件制备 |
4.3.2 SnS_2原子插层FET的电学性能测试 |
4.3.3 平面异质结FET的电学性能测试 |
4.4 本章小结 |
第五章 MPX_3材料的物性研究 |
5.1 引言 |
5.2 MPX_3单晶生长及表征 |
5.2.1 MPX_3单晶生长 |
5.2.2 MPX_3单晶性质表征 |
5.3 MPX_3物性研究 |
5.3.1 MPX_3单晶磁性研究 |
5.3.2 MnPSe_3纳米片光电性能研究 |
5.3.3 FePSe_3纳米片光电性能研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(4)基于Cs离子的无机钙钛矿研究与忆阻器应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 记忆电阻存储器 |
1.2.1 记忆电阻存储器的提出 |
1.2.2 忆阻材料 |
1.2.3 忆阻物理机制 |
1.3 卤化物钙钛矿 |
1.3.1 卤化物钙钛矿的结构 |
1.3.2 卤化物钙钛矿在记忆电阻存储器研究 |
1.4 本课题的研究内容与意义 |
1.4.1 研究思路 |
1.4.2 研究内容 |
第2章 实验原料、试剂及仪器 |
2.1 实验原料与试剂 |
2.2 实验仪器 |
2.3 材料表征 |
2.4 记忆电阻器性能测试 |
第3章 基于CsPbBr_3的全无机钙钛矿的记忆电阻器研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料与器件制备 |
3.3 材料基本表征 |
3.4 Al/CsPbBr_3/FTO器件的I-V研究 |
3.5 钙钛矿CsPbBr_3材料保护措施 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于二维Cs_2Pb(SCN)_2I_2钙钛矿的记忆电阻器研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料与器件制备 |
4.3 材料基本表征 |
4.4 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO结构RRAM的阻变特性研究 |
4.5 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO结构RRAM的稳定性研究 |
4.6 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO结构RRAM多级存储研究 |
4.7 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO结构RRAM脉冲模式研究 |
4.8 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO结构RRAM的阻变机制研究 |
4.8.1 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO结构RRAM的导电机制研究 |
4.8.2 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO结构RRAM的阻变模型研究 |
4.9 本章小结 |
第5章 基于二维Cs_2Pb(SCN)_2I_2钙钛矿的记忆电阻器性能改进 |
5.1 引言 |
5.2 实验步骤 |
5.3 PMMA对 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO器件的影响 |
5.4 不同电极对Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO器件性能影响 |
5.5 光照对Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_2/FTO器件的影响 |
5.6 Al/Cs_2Pb(SCN)_2I_xBr_(2-x)/FTO器件的性能探究 |
5.7 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
个人经历 |
致谢 |
(5)基于光致变色效应的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 稀土发光材料 |
1.2.1 发光材料 |
1.2.2 稀土发光中心 |
1.2.3 发光调控 |
1.3 光致变色材料 |
1.3.1 光致变色材料的分类 |
1.3.2 光致变色机理 |
1.3.3 国内外研究进展 |
1.4 存储介质 |
1.4.1 信息存储意义及现状 |
1.4.2 存储方式及其发展 |
1.4.3 光存储介质 |
1.4.4 玻璃介质光存储发展 |
1.4.5 蓝光直写优势 |
1.5 本工作的研究意义及内容 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 实验的原料和使用的仪器设备 |
2.2 稀土离子掺杂的钨磷酸盐玻璃制备过程 |
2.2.1 Eu~(3+),Dy~(3+)掺杂的钨磷酸盐玻璃的制备过程 |
2.2.2 Yb~(3+),Er~(3+)共掺杂的钨磷酸盐玻璃的制备过程 |
2.3 在玻璃中可逆书写和擦除光学信息 |
2.4 样品的测试与表征 |
第三章 基于光致变色效应的Eu~(3+)掺杂的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究 |
3.1 引言 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 Sb_2O_3对玻璃透明度和发光性能的影响 |
3.2.2 可逆的光致变色及其发光调控 |
3.2.3 可逆的光致变色机理 |
3.2.4 发光调控机制 |
3.3 三维光数据存储和信息加密应用演示 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于光致变色效应的Yb~(3+)、Er~(3+)共掺钨磷酸盐玻璃上转换发光可逆调控及其无损读出研究 |
4.1 引言 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 Yb~(3+)、Er~(3+)掺杂浓度及其上转换发光的研究 |
4.2.2 Yb~(3+)、Er~(3+)共掺杂钨磷酸盐玻璃的可逆光致变色效应及其机理 |
4.2.3 基于光致变色效应的可逆上转换发光调控及其机理 |
4.3 光致变色调控上转换发光玻璃的光存储应用及其无损读出 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 本工作的创新点及优势 |
5.3 本工作的不足及未来研究方向 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A:攻读硕士学位期间发表论文 |
(6)人工智能、赛博格与(后)人类主义 ——当代技术文化思潮研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1 人机博弈的震动与人机融合的冲击 |
2 重点概念综述 |
3 章节架构及内容概述 |
4 研究方法及思路 |
第二章 面向未来的当代技术 |
1 会聚技术——NBIC |
2 面向未来的当代技术I——人工智能 |
2.1 人工智能的概念迷雾 |
2.2 人工智能主流学派 |
2.3 人工智能威胁论 |
3 面向未来的当代技术II——赛博格 |
3.1 神话与科幻中的赛博格 |
3.2 演化中的赛博格 |
3.3 赛博空间与赛博朋克 |
第三章 从当代技术到后人类社会 |
1 当代技术所孕育的后人类社会可能图景 |
1.1 万物互联:工业4.0社会 |
1.2 钢铁之躯:赛博格社会 |
1.3 机器之心:技术奇点社会 |
2 后人类社会图景中人类与技术的二元关系 |
2.1 技术乌托邦:人类控制技术 |
2.2 技术二象邦:人类技术融合 |
2.3 技术敌托邦:技术威胁人类 |
3 当代技术文化思潮的谱系I——展望人与技术 |
3.1 人类中心主义 |
3.2 超人类主义 |
3.3 技术奇点论 |
第四章 当代技术文化思潮的谱系Ⅱ——对谱系Ⅰ的批评与反思 |
1 对人类中心主义的批评——非人类中心主义 |
2 对超人类主义的批评——生物保守主义 |
3 对技术奇点论的批评——技术批判主义 |
第五章 当代技术文化思潮的谱系Ⅲ——走向后人类主义 |
1 技术后人类主义 |
1.1 赛博格后人类主义 |
1.2 末世后人类主义 |
2 批判性后人类主义 |
2.1 对超人类主义的超越 |
2.2 后人类主义与反人文主义 |
3 后人类主义对两种文化的跨越 |
第六章 对面向未来技术的反思 |
1 对人工智能威胁论的批判Ⅰ——基于对技术奇点论的驳斥 |
1.1 计算速度与智能 |
1.2 线性输出与收益递减 |
1.3 递归自我改进系统的限制 |
1.4 智能的局限性 |
2 对人工智能威胁论的批判Ⅱ——基于心智演化层级及其起源 |
2.1 潘克塞普的心智考古学 |
2.2 自创生与规范性的起源 |
3 对人工智能威胁论的批判Ⅲ——基于心智的生命观 |
3.1 心智与生命 |
3.2 生命与感受 |
3.3 生命不是机器 |
4 对赛博格的反思——3.0 的理想与1.0的现实 |
结语 从人类世出发 |
1 全文总结 |
2 从人类世出发 |
参考文献 |
攻读博士学位期间主要研究成果 |
(7)大规模超长生物序列聚类分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状与挑战 |
1.3 本文研究内容与创新点 |
1.4 本文组织结构和章节安排 |
第2章 背景 |
2.1 常见生物序列文件格式 |
2.2 生物序列的相似度计算 |
2.2.1 序列相似度计算简史 |
2.2.2 基于sketch的序列相似度分析方法 |
2.3 高性能计算机的体系结构 |
2.3.1 向量处理单元 |
2.3.2 Xeon Phi |
2.4 并行计算语言 |
2.4.1 POSIX线程与OpenMP |
2.4.2 消息传递接口(MPI) |
2.4.3 SIMD扩展指令集 |
2.5 本章小结 |
第3章 针对生物序列数据的通用高性能I/O框架 |
3.1 高性能生物序列I/O框架的设计与实现 |
3.1.1 基于生产者-消费者模型的I/O框架 |
3.1.2 FASTQ格式的文件解析 |
3.1.3 FASTA格式的文件解析 |
3.1.4 压缩数据的处理 |
3.2 基于高性能I/O框架的案例研究 |
3.2.1 测序数据质量控制软件RabbitQC简介 |
3.2.2 性能测试 |
3.2.3 质控结果的可视化 |
3.3 本章小结 |
第4章 面向现代多核架构的高性能序列相似度算法 |
4.1 RabbitMash:一个面向多核处理器的基于MinHash算法的基因组分析软件包 |
4.1.1 在多核平台上的优化 |
4.1.2 测试平台及数据 |
4.1.3 性能测试结果 |
4.2 RabbitSketch:基于sketch方法的高效生物序列相似度分析软件库 |
4.2.1 RabbitSketch的实现以及其特性 |
4.2.2 性能测试 |
4.3 本章小结 |
第5章 多核以及集群平台上的大规模超长生物序列聚类方法 |
5.1 基于层次聚类和最小哈希算法的大规模基因组数据聚类分析方法 |
5.1.1 一种面向现代体系架构的向量化排序方法 |
5.1.1.1 并行排序算法简介 |
5.1.1.2 算法实现 |
5.1.1.3 排序性能测试 |
5.1.2 hcluster层次聚类算法 |
5.1.3 大规模数据下的性能测试 |
5.2 一个面向大规模生物数据的分布式贪心增量聚类框架 |
5.2.1 基于MPI+Pthread实现的分布式贪心聚类框架 |
5.2.2 性能测试 |
5.3 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
攻读学位期间参与科研项目情况 |
攻读学位期间获得的奖励 |
相关的开源项目 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(8)集成电路的多物理场建模仿真技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略词对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景与意义 |
1.2 国内外研究历史及现状 |
1.2.1 计算电磁学发展 |
1.2.2 计算热物理发展 |
1.2.3 计算电迁移发展 |
1.2.4 多物理场耦合仿真进展 |
1.3 论文的主要研究内容与组织架构 |
参考文献 |
第二章 导体表面粗糙度的半解析梯度模型 |
2.1 引言 |
2.2 导体表面粗糙度模型的发展 |
2.2.1 表象模型 |
2.2.2 雪球模型 |
2.2.3 梯度模型 |
2.3 商业仿真软件中的粗糙度模型 |
2.3.1 HFSS |
2.3.2 CST |
2.4 半解析梯度模型 |
2.4.1 线性电导率的解析解 |
2.4.2 任意电导率的半解析解 |
2.4.3 PCB带状线的等效电导率 |
2.5 半解析梯度模型的应用 |
2.5.1 磁场验证 |
2.5.2 带状线 |
2.5.3 基片集成波导 |
2.6 本章小结 |
附录 |
A 贝塞尔方程 |
B 三种分布函数 |
参考文献 |
第三章 基于ADI-FDTD方法的电磁兼容分析 |
3.1 引言 |
3.2 电磁场模型 |
3.2.1 麦克斯韦方程组 |
3.2.2 Debye色散模型 |
3.3 基于ADI-FDTD的麦克斯韦方程求解 |
3.3.1 ADI-FDTD算法迭代公式 |
3.3.2 总场/散射场技术 |
3.3.3 卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件 |
3.4 数值算例验证 |
3.4.1 空腔介质谐振器封装天线的电磁屏蔽效能 |
3.4.2 孔缝金属屏蔽腔内的电磁兼容问题 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 温度场分析的快速方法 |
4.1 引言 |
4.2 热传导方程 |
4.2.1 稳态 |
4.2.2 瞬态 |
4.2.3 热场与静电场的对偶性 |
4.3 互连线上稳态热传导解析解法 |
4.4 基于泊松方程算法的稳态热传导仿真 |
4.4.1 基函数 |
4.4.2 稳态热传导方程的离散 |
4.4.3 后处理 |
4.5 基于ADI-FDM算法的瞬态热传导仿真 |
4.5.1 ADI-FDM算法迭代公式 |
4.5.2 热阻网络方法与FDM算法的联系 |
4.5.3 等效热阻方法 |
4.6 数值算例验证 |
4.6.1 互连线解析解 |
4.6.2 改进的泊松方程算法 |
4.6.3 等效热阻与ADI-FDM流体传热 |
4.7 本章小结 |
附录 |
A 恒等式证明 |
参考文献 |
第五章 电迁移Korhonen方程的分离变量法 |
5.1 引言 |
5.2 电迁移模型 |
5.2.1 Black模型 |
5.2.2 Blech模型 |
5.2.3 Korhonen方程 |
5.3 分离变量法 |
5.3.1 稳态 |
5.3.2 瞬态 |
5.4 特征根的求解 |
5.4.1 特殊结构 |
5.4.2 任意结构 |
5.5 数值算例验证 |
5.5.1 解析特征根 |
5.5.2 特征根的数量 |
5.5.3 算法效率 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 多物理场耦合分析 |
6.1 引言 |
6.2 色散传输线的电磁-热耦合分析 |
6.2.1 频域 |
6.2.2 时域 |
6.3 AlGaN/GaN HEMT的电-热耦合分析 |
6.3.1 自热效应 |
6.3.2 Anderson加速算法 |
6.4 PDN互连线的电-热-电迁移静应力耦合分析 |
6.4.1 EM-TM方程 |
6.4.2 电-热-应力耦合分析 |
6.5 本章小结 |
附录 |
A EM-TM方程 |
B 贝塞尔方程 |
参考文献 |
第七章 总结与展望 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
攻读博士学位期间参与的项目 |
(9)无铅卤素钙钛矿薄膜的制备及其阻变性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 阻变存储器概述 |
1.2.1 阻变存储器简介 |
1.2.2 阻变存储器阻变机制 |
1.2.3 阻变存储器性能参数 |
1.2.4 阻变存储器材料 |
1.2.5 阻变存储器的研究进展 |
1.3 基于卤素钙钛矿的阻变存储器概述 |
1.3.1 卤素钙钛矿简介 |
1.3.2 有机-无机杂化卤素钙钛矿阻变存储器 |
1.3.3 全无机卤素钙钛矿阻变存储器 |
1.4 基于无铅卤素钙钛矿的阻变存储器概述 |
1.4.1 无铅卤素钙钛矿简介 |
1.4.2 无铅卤素钙钛矿阻变存储器 |
1.5 卤素钙钛矿阻变存储器的工作机理 |
1.5.1 导电细丝模型 |
1.5.2 界面模型 |
1.6 本文的研究目的与研究内容 |
1.6.1 本文的研究目的 |
1.6.2 本文的研究内容 |
2 锡掺杂Cs PbBr_3量子点的合成及其光电器件研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂与仪器 |
2.2.2 量子点合成方法与步骤 |
2.2.3 量子点发光二极管的制备 |
2.2.4 量子点阻变存储器的制备 |
2.3 锡掺杂量子点的晶体结构与性能表征 |
2.3.1 锡掺杂量子点的晶体结构表征 |
2.3.2 锡掺杂量子点的形貌表征 |
2.3.3 锡掺杂量子点的光学性能表征 |
2.4 锡掺杂CsPbBr_3量子点发光二极管 |
2.5 锡掺杂CsPbBr_3量子点阻变性能研究 |
2.6 本章小结 |
3 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的制备方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂与仪器 |
3.2.2 Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的制备 |
3.3 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的表征 |
3.3.1 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的晶体结构表征 |
3.3.2 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的形貌表征 |
3.4 Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜成膜机理 |
3.5 Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的能带结构表征 |
3.6 Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的光学性能表征 |
3.7 Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的稳定性研究 |
3.8 本章小结 |
4 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜应用于忆阻器及神经网络计算_ |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂与仪器 |
4.2.2 Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜及其忆阻器的制备 |
4.3 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的晶体结构表征 |
4.4 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的形貌表征 |
4.4.1 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜表面SEM表征 |
4.4.2 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜表面AFM表征 |
4.5 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜忆阻器的结构与性能表征 |
4.5.1 无铅Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜忆阻器的结构表征 |
4.5.2 Ag/Cs_3Cu_2I_5/ITO忆阻器的阻变性能表征 |
4.5.3 Ag/PMMA/Cs_3Cu_2I_5/ITO忆阻器的阻变性能表征 |
4.6 Ag/PMMA/Cs_3Cu_2I_5/ITO忆阻器的阻变机理研究 |
4.7 Ag/PMMA/Cs_3Cu_2I_5/ITO忆阻器应用于神经网络计算 |
4.8 本章小结 |
5 Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜缺陷对阻变性能的影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂与仪器 |
5.2.2 不同HI浓度的Cs_3Cu_2I_5薄膜及其阻变存储器的制备 |
5.3 不同HI浓度Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的晶体结构表征 |
5.4 不同HI浓度Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的形貌表征 |
5.5 不同HI浓度Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜的光学性能表征 |
5.6 不同HI浓度Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜阻变存储器的结构 |
5.7 不同HI浓度Cs_3Cu_2I_5钙钛矿薄膜阻变存储器的阻变性能表征 |
5.8 Al/Cs_3Cu_2I_5/ITO阻变存储器的阻变机理研究 |
5.9 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
A.作者在攻读博士学位期间所发表或撰写的学术论文 |
B.作者在攻读博士学位期间所申请专利 |
C.作者在攻读学位期间参加的科研项目 |
D.作者在攻读博士学位期间参加的学术会议 |
E.学位论文数据集 |
致谢 |
(10)CNT-Cache:基于CNFET的自适应数据编码缓存设计(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文主要工作 |
1.3.1 自适应数据编码缓存CNT-Cache的设计 |
1.3.2 CNT-Cache中的变量探讨:编码粒度和编码阈值 |
1.4 论文的主要结构 |
第二章 相关工作 |
2.1 CNFET中存在的工艺偏差 |
2.2 基于CNFET的 SRAM设计 |
2.3 高速缓存的相关技术 |
2.3.1 高速缓存的总线结构 |
2.3.2 高速缓存的地址映射方式 |
2.3.3 高速缓存的替换策略和写回策略 |
2.3.4 影响高速缓存性能的参数 |
2.4 虚拟内存 |
2.5 基于新器件的自适应存储系统 |
第三章 具有自适应编码能力的CNT-Cache设计 |
3.1 Cache的硬件结构和工作原理 |
3.2 CNT-Cache的电路结构 |
3.2.1 CNT-Cache的电路结构及模块描述 |
3.2.2 CNT-Cache读写的工作流程 |
3.3 自适应数据编码模块的设计 |
3.4 编码方向预测模块的设计 |
3.5 实验 |
3.5.1 实验环境搭建 |
3.5.2 实验结果 |
3.6 硬件开销的评估 |
3.7 小结 |
第四章 对编码粒度和编码阈值的讨论 |
4.1 编码粒度变化对CNT-Cache的影响 |
4.2 编码阈值对CNT-Cache功耗的影响 |
4.3 实验 |
4.3.1 实验环境搭建 |
4.3.2 实验结果 |
4.4 结论 |
第五章 总结与展望 |
5.1 本文总结 |
5.2 未来工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
四、存储设备:超越摩尔定律(论文参考文献)
- [1]基于算法-硬件协同设计的高性能人工智能计算[D]. 曹士杰. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]超陡峭摩擦离-电晶体管及其人工突触应用研究[D]. 张凡青. 广西大学, 2021(02)
- [3]新型二维材料光、电及插层调控物性研究[D]. 严秀. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]基于Cs离子的无机钙钛矿研究与忆阻器应用[D]. 李吴波. 吉林大学, 2021(01)
- [5]基于光致变色效应的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究[D]. 胡振. 昆明理工大学, 2021(02)
- [6]人工智能、赛博格与(后)人类主义 ——当代技术文化思潮研究[D]. 王昊晟. 浙江大学, 2021(02)
- [7]大规模超长生物序列聚类分析[D]. 殷泽坤. 山东大学, 2020(04)
- [8]集成电路的多物理场建模仿真技术研究[D]. 陈亮. 上海交通大学, 2020(01)
- [9]无铅卤素钙钛矿薄膜的制备及其阻变性能研究[D]. 曾凡菊. 重庆大学, 2020(02)
- [10]CNT-Cache:基于CNFET的自适应数据编码缓存设计[D]. 储可新. 合肥工业大学, 2020(02)