一种基于莫特忆阻器的2D面阵传感及3D立体传感的新型芯片架构的制作方法

本发明属于人工神经元、脉冲神经网络、类脑计算领域，涉及一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构。

背景技术：

1、在传感技术领域，传感器的灵敏度、大面积阵列化、柔弹性模块化等参数作为关键指标已经形成共识。然而，相比于人体皮肤大量分布的机械感受器，电子皮肤在高灵敏度、大面阵触觉感知及柔弹性模块化方面远未达到人体触觉感知水平。究其根源在于：受制于材料与制备工艺，单元器件的高灵敏度通常难以传递至大面积阵列器件；柔弹性衬底上阵列器件的微小集成化受限，阵列规模及面积等指标有待提升。

2、忆阻器具有非常简单的金属-阻变层-金属三明治结构，其阻值由流经的电流或者施加的电压来确定。莫特忆阻器是采用莫特绝缘体材料作为阻变层的忆阻器，是易失性存储器即当外加电流或者电压撤去后，其阻值很快回到初始状态。根据能带理论，莫特绝缘体是导体，但是实验上在常温、常压下是很好的绝缘体。莫特绝缘体在高温或者高压下，可以由绝缘体状态转换成导体状态。

3、利用莫特绝缘体材料作为阻变层，制备出来的莫特忆阻器可以在合适的外加电流或者电压下，持续在高低阻态之间转变，产生振荡输出。莫特忆阻器在适当的条件下，可以直接输出振荡信号，不再需要模拟电路以及a/d转换等过程，简化了整体的电路结构。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明实施例一，提供一种基于莫特忆阻器2d面阵传感的新型芯片架构。

2、具体地，2d面阵传感架构由信号接收单元与信号处理单元两部分组成。

3、进一步地，信号接收单元由多个传感器阵列组成，传感器之间通过电路相互连接，每一行或列传感器形成一个信号输出端口。

4、进一步地，信号输出端口与信号处理单元通过电路进行连接。

5、进一步地，信号处理单元由莫特器件与比较器组成，每一莫特器件与一比较器连接，形成独立的信号转换单元，信号转换单元之间通过电路连接。

6、进一步地，传感器可以是压力传感器、图像传感器、温度传感器、气体传感器、磁传感器等。

7、根据本发明实施例二，提供一种基于莫特忆阻器3d立体传感的新型芯片架构。

8、进一步地，3d立体传感的新型芯片架构由信号接收单元与信号处理单元两部分组成。

9、进一步地，信号接收单元由多个传感器阵列组成，传感器阵列进行空间堆叠形成，传感器之间通过硅通孔连接，形成三维立体结构。

10、进一步地，信号处理单元由莫特器件组成，莫特器件呈纵横排列形成阵列。可以置于三维立体传感器阵列中的其中一个切面。

11、进一步的，每一莫特器件与一传感器空间竖列通过硅通孔技术相连接。

12、进一步地，传感器可以是压力传感器、图像传感器、温度传感器、气体传感器、磁传感器。

技术特征：

1.一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，其特征在于，包括2d面阵传感新型芯片架构与3d立体传感新型芯片架构两种架构。

2.根据权利要求1所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，其特征在于，所述2d面阵传感新型芯片架构包括信号接收单元与信号处理单元。

3.根据权利要求2所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，所述信号接收单元由传感器一个或多个阵列排列组成，传感器之间通过电路相互连接，每一阵或列传感器形成一个信号输出端口。

4.根据权利要求2所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，所述信号输出端口与信号处理单元通过电路进行连接。

5.根据权利要求2所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，所述信号处理单元由多个莫特器件与比较器单元组成，每一莫特器件与一比较器连接，形成独立的信号转换单元，信号转换单元之间通过电路连接。

6.根据权利要求1所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，其特征在于，所述3d立体传感的新型芯片架构由信号接收单元与信号处理单元两部分组成。

7.根据权利要求6所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，其特征在于，所述信号接收单元由多个传感器阵列组成，传感器阵列进行空间堆叠形成，形成三维立体结构；传感器之间通过硅通孔连接。

8.根据权利要求6所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，其特征在于，所述信号处理单元由莫特器件阵列排列组合而成，每一莫特器件与一传感器阵列相对应，莫特器件与传感器之间通过硅通孔技术垂直互连。

9.根据权利要求6所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，其特征在于，莫特器件所在层可以位于三维立体传感结构的任意一层。

10.根据权利要求3、6所述，一种基于莫特忆阻器的2d面阵传感及3d立体传感的新型芯片架构，所述传感器可以是压力传感器、图像传感器、温度传感器、气体传感器、磁传感器。

技术总结
本发明涉及一种基于莫特忆阻器的2D面阵传感以及3D立体传感新技术架构。本发明属于人工神经元、脉冲神经网络、类脑计算领域。莫特忆阻器与传统数模转换电路相比，可以做成阵列结构，并根据需要进一步形成多层立体堆叠结构；同时单元尺寸非常小，可以做大规模阵列，一次性处理，在面积和体积上优势非常明显；而且在3D立体传感系统中，解决了传统AD无法克服的芯片引线互联问题。本技术适用于所有面向大规模传感应用的后端含有AD转换器芯片的数据处理系统（包含模拟前端、模数转换、数据采集、数据处理等部分功能或全部功能）。

技术研发人员：刘洋
受保护的技术使用者：陕西格芯国微半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13