人腦是一個高度整合的器官，通過多感官系統處理信息。為了構建類腦系統，需要將不同功能的硬件進行集成，構建多模態神經網絡。
微電子所重點實驗室劉明院士團隊設計了一種新的3D垂直RRAM陣列，其中不同層器件分別具有非易失性和易失性，這使得它能夠構建多模態神經形態計算網絡。第1層器件（字線：TiN）和第2層器件（字線：Ru）分別表現出不同的動態特性，可以用于構建多時間尺度儲備池計算網絡；第3層器（WL：W）表現出了多比特存儲的非易失特性，可用于構建卷積神經網絡和全連接網絡等。第1層和第2層器件構建的多時間尺度儲備池計算網絡用來模擬人類的耳朵捕捉聲音信息，第3層器件一部分用于構建卷積神經網絡模擬人類的眼睛捕捉圖像信息，一部分構建全連接網絡用于多感官信號的分類和識別。利用三維多功能RRAM陣列，實現了一個真三維、多模態、多尺度的神經形態計算系統，表現出了高精度（98%）和高面積效率（6 TOPS/mm2）的特點。
該成果以題“High Area Efficiency （6 TOPS/mm2 ） Multimodal Neuromorphic Computing System Implemented by 3D Multifunctional RRAM Array” 入選2023 IEDM，被TOP期刊Nature Electronics 評為“亮點文章”（中國大陸首篇）。微電子所博士生孫文絢為第一作者，許曉欣研究員為通訊作者。
圖1：類腦計算示意圖
圖2 三維垂直RRAM陣列TEM圖
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