Multiphysics modeling of Ge2Sb2Te5 based synaptic devices for brain inspired computing
Beyinden esinlenen hesaplamalar için Ge2Sb2Te5 tabanlı sinaptik cihazların multifizik modellenmesi
- Tez No: 513344
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY, ÖĞR. GÖR. BAYRAM BÜTÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Beynin yapısındaki sinapsları taklit etmek için üretilen nano boyutlardaki cihazların modellenmesi, insan beyninden ilham alan hesaplama sistemlerinin geliştirilmesinde temel bir rol oynamaktadır. Faz-değişim malzemesi kullanan bu sinaptik aygıtlar, krosbar mimarisi ile paralel olarak bağlandığında, insan beyni ile hız, enerji ve kapladığı hacim bakımından kıyaslanabilir bir performans göstermektedir. Bu çalışmada ise faz-değişim malzemesi kullanılarak üretilen seri bağlanmış hafıza ve seçiciden oluşan tek bir sinaptik aygıtın, elektrotermal özellikleri modellenmiştir. Çalışmanın ilk kısmında, sonlu element yöntemi tabanlı bir simülasyon yapısı sunulmuş, sinaptik cihazın hafıza kısmının elektriksel, ısıl ve olasılıksal faz-değişim dinamikleri modellenmiştir. Ek olarak, hafıza kodlanmasını sağlayan amorf ve kristal hallerinin arasındaki kademeli geçişin nano saniye uzunluğundaki voltaj vuruşlarıyla yapılabildiği gösterilmiştir. İkinci kısımda, sinaptik cihazın seçici kısmının zamanla elektriksel iletkenliğinin değişimi ve doyumu, sıcaklık ve zamana bağlı olarak modellenmiştir. Geliştirdiğimiz model, 8 nm teknolojisi ile üretilmiş cihazlarda ilk defa gözlemlenen, çok hızlı oluşan elektriksel iletkenlik değişiminin doyumu ile yakın uyum göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Modeling nanoscale devices that emulate the functionality of synapses of the biological brain is a fundamental operation for developing brain-inspired computational systems. Phase-change material based synaptic devices offer promising performance in speed, spatial and power efficiency metrics, up to human brain level, when connected in a massively parallel crossbar array architecture. In this work, we modeled electrothermal characteristics of a single synaptic device consisting of phase-change material based memory and its selector. First, we proposed a finite element method based simulation framework for modeling electrical, thermal and probabilistic crystallization dynamics of the memory unit. Gradual phase transitions that form device memory between amorphous and crystalline states are studied under nanosecond voltage pulses. Second, we implemented time and temperature dependent resistance drift saturation model for phase-change material based selector device. Our model is in close agreement with the ultrafast saturation phenomena which is observed for the first time in fabricated devices with 8 nm node technology.
Benzer Tezler
- Multiphysics modeling of fuel cells
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA FAZIL SERİNCAN
Doktora
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiThe Unıversıty Of ConnectıcutDR. ALEVTİNA SMİRNOVA
DR. JEONG HO KİM
DR. UĞUR PAŞAOĞULLARI
- Multiphysics modeling of surface charge and pressure-driven electrokinetic flow in micro/nano scale porous media
Mikro/nano ölçeklerdeki gözenekli yapılarda yüzey yükü ve basınç tahrikli elektrokinetik akışın çoklu-fizik modellemesi
TÜMCAN ŞEN
Doktora
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BARIŞIK
- Multiphysics modeling of a microchannelmethanol steam reformer for high temperature polymer electrolytemembrane fuel cell systems
Yüksek sıcaklıklı polimer elektrolit membran yakıt hücresi sistemleri için mikro kanallı metanol buharı dönüştürücüsünün multifizik modellenmesi
MÜNÜR SACİT HERDEM
Doktora
İngilizce
2019
EnerjiUnıversıty Of WaterlooEnerji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERİDUN HAMDULLAHPUR
DOÇ. SİAMAK FARHAD
- Discrete modeling of coupled flow-deformation response of granular soil media
Granüler zemin ortamının birleşik akış-deformasyon tepkisinin ayrık modellenmesi
MERT AKSU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BARIŞ CAN ÜLKER
- Modeling of a high temperature PEM fuel cell
Yüksek sıcaklıkta çalışan PEM yakıt pilinin modellenmesi
BERNA SEZGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ EROĞLU
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM