阻變存儲(chǔ)器（RRAM）因其高速、低功耗和可擴(kuò)展性而被廣泛用于實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算加速器。但由于RRAM存在保持特性退化的問(wèn)題，導(dǎo)致基于RRAM芯片上的網(wǎng)絡(luò)推理準(zhǔn)確率隨時(shí)間的增大而降低，從而限制了基于RRAM的邊緣計(jì)算加速器的運(yùn)算精度。

針上述問(wèn)題，微電子所劉明院士團(tuán)隊(duì)基于RRAM陣列的原位乘加及低功耗特性，開發(fā)了RRAM 存內(nèi)計(jì)算芯片，結(jié)合微流控芯片搭建了異質(zhì)集成及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)（POCT），完成終端系統(tǒng)的識(shí)別功能。針對(duì)血液疾病早期檢測(cè)，開發(fā)了細(xì)胞分級(jí)識(shí)別策略，將識(shí)別精度提高到92%。同時(shí)，揭示了POCT識(shí)別精度與RRAM失效機(jī)制的內(nèi)在規(guī)律，提出了針對(duì)RRAM芯片中存儲(chǔ)單元保持特性的智能預(yù)修復(fù)方案，結(jié)合開發(fā)的LSTM保持性預(yù)測(cè)模型，在不影響計(jì)算芯片識(shí)別速度的前提下進(jìn)行權(quán)值信息的原位修復(fù)，將POCT系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)識(shí)別能力提高到室溫下6000小時(shí)（250天），識(shí)別精度大于90%。

該研究成果以題為“Point-of-Care Testing （POCT） System Based on Self-Recovery? Memristor Chip with Low Energy Consumption（1.547 TOPS/W） and High Recognition （1142 frame/s）”入選2023 IEDM。微電子所鄭旭博士為第一作者，復(fù)旦大學(xué)吳立舟博士為共同第一作者，微電子所張文昌副研究員、許曉欣研究員為通訊作者。

（a）基于微流控芯片和RRAM芯片的異質(zhì)集成POCT系統(tǒng)；（b） 細(xì)胞分級(jí)識(shí)別策略識(shí)別精度；（c）采用智能預(yù)測(cè)和自修復(fù)算法前后，推理時(shí)長(zhǎng)與精度的變化；（d） POCT系統(tǒng)實(shí)物圖 （e） 開發(fā)的POCT系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的性能對(duì)比