25、硅突触与硅耳蜗电路技术解析

硅突触与硅耳蜗电路技术解析

硅突触技术

二进制静态随机存取存储器（SRAM）STDP 电路

二进制静态随机存取存储器（SRAM）的 STDP 电路由三个子电路组成：衰减、积分器和 STDP SRAM。其工作原理如下：
- 增强过程 ：衰减模块会记住最后一个突触前脉冲。当该脉冲出现时，其电容充电，之后线性放电。突触后脉冲会对电容上剩余的电荷进行采样，将其通过一个指数函数处理，然后将得到的电荷注入积分器。此后，该电荷线性衰减。在突触后脉冲到来时，作为交叉耦合反相器对的 SRAM 会读取积分器电容上的电压。如果该电压超过阈值，SRAM 状态会从抑制转变为增强（nLTD 变高，nLTP 变低）。
- 抑制过程 ：STDP 电路的抑制部分与增强部分完全对称，不同之处在于它对突触后激活后再出现的突触前激活做出响应，并将 SRAM 的状态从增强转变为抑制（nLTP 变高，nLTD 变低）。当 SRAM 处于增强状态时，突触前脉冲会激活主神经元的突触；否则，该脉冲无效。SRAM 的输出会激活一个对数域突触电路。

突触电路的发展历程

突触电路的发展历经多年，不同的研究者做出了各种贡献，以下是部分发展历程的梳理：
|研究者|年份|成果|
| ---- | ---- | ---- |
|Mead|1989|脉冲增量电流突触|
|Boahen|1997|CM 二极管积分器|
|Lazzaro|1994|线性、可调节下降时间|
|Hafliger 等|1999|长期可塑性|
|Vogelstein 等|2004|基