26、神经拟态集成电路与安培型电化学传感器电路综述

神经拟态集成电路与安培型电化学传感器电路综述

神经拟态ASICs

在神经拟态集成电路领域，有一系列专门用于基于电导的脉冲神经网络（SNN）实时仿真的专用集成电路（ASICs）。这些ASICs各具特点，适用于不同的应用场景。

“Galway” ASIC

“Galway”集成电路采用AMS的BiCMOS 0.35 mm工艺设计，使用了为“Pamina”开发的功能库。它致力于自适应神经网络的实时仿真，为每个硬件神经元集成了多突触输入。其电导增益为10倍，电压增益为5倍。人工神经元是可配置的，模型参数并非固定，可在预定义范围内变化，能代表标准神经元类型或皮质。

“Galway” ASIC的组成部分如下：
1. 遵循霍奇金 - 赫胥黎（Hodgkin - Huxley）型基于电导模型的离子或突触电流发生器。
2. 尖峰检测模块，用于对神经元动作电位进行1位编码。
3. 多突触输入模块，可通过数字控制权重计算突触电导。
4. 模拟存储单元阵列，用于存储电导模型参数。
5. 开关矩阵，用于控制神经元拓扑结构（即构成人工神经元的电导和突触模块的排列）。
6. 数字功能模块，用于控制与外部设备之间的数据传输。

“Galway”能够并行计算多达五个神经元素，每个元素接收三种多突触电流：一种用于抑制性输入，一种用于兴奋性输入，还有一种用于皮质背景噪声活动。与前一代的“Pamina” ASIC相比，“Galway”可以连接更多的神经元素，这一改进提高了网络的可能性。

为了实现SNN中神经元的生物现实分布，“Galway”集成了以下神经元：
1. 1个快速放电神经元（N1），由3种电导