Криогенные нейроморфные схемы с использованием управляемого затвором отрицательного дифференциального сопротивления в карбиде кремния

Криогенные электронные схемы имеют решающее значение для сопряжения с масштабируемыми платформами квантовых вычислений и их управления при милликельвиновых температурах, однако сталкиваются с жесткими тепловыми ограничениями, требующими сверхнизкого энергопотребления. Нейроморфные схемы, имитирующие спайковое поведение биологических нейронов, позволяют создавать энергоэффективную электронику, работающую в таких условиях. В данной работе сообщается об отрицательном дифференциальном сопротивлении (ОДС), управляемом напряжением на затворе, в металл–оксид–полупроводник–полевых транзисторах (MOSFET) на основе карбида кремния (SiC). Этот эффект ОДС, обусловленный ударной ионизацией электронных доноров (EDII) в SiC MOSFET, обеспечивает отношение токов во включенном и выключенном состояниях более 10^7. При этом поведение ОДС может полностью контролироваться напряжением на затворе MOSFET. Используя это управляемое затвором ОДС, авторы демонстрируют программируемые криогенные импульсные нейроморфные схемы, включая сенсорные, логические нейроны и нейроны интегрирования и запуска, функциональность которых настраивается напряжением на затворе или стоке. Налаженная технологичность производства SiC подчеркивает потенциал данного подхода для масштабируемой интеграции в криогенные системы сенсорики, вычислений и квантовой информации. Эффективная криогенная электроника необходима для квантовых вычислений при милликельвиновых температурах. Yang и соавторы сообщают об устройстве на основе SiC с отрицательным дифференциальным сопротивлением и высоким отношением токов во включенном и выключенном состояниях при милликельвиновых температурах, а также демонстрируют программируемые криогенные нейроморфные схемы, включая сенсорные, логические и импульсные нейроны.