胡炜 廖建彬 杜永乾

1) (福州大学物理与信息工程学院, 福州 350116)

2) (集美大学轮机工程学院, 福建省船舶与海洋工程重点实验室, 厦门 361021)

3) (西北工业大学深圳研究院, 深圳 518057)

4) (西北工业大学电子信息学院, 西安 710072)

忆阻网络是一种基于忆阻器单元的大规模非线性电路, 在下一代人工智能、生物电子、高性能存储器等新兴研究领域发挥着重要作用.描述忆阻器单元物理和电学特性的模型对忆阻网络的性能仿真具有显著影响.然而, 现有模型主要为非解析模型, 应用于忆阻网络分析时可能存在收敛性问题.因此, 提出了一种基于同伦分析法(homotopy analysis method, HAM)的忆阻器单元解析建模策略, 该策略具有解析性和收敛性优化的特点, 可提高忆阻器单元和相应忆阻网络的收敛性.此外, 还提出了一种面向忆阻器单元模型的验证准则, 以验证模型在大规模忆阻网络中的适用性.通过忆阻器单元和忆阻矩阵网络的长时演化实验以及与传统非解析(数值)方法的比较, 验证了所提策略的解析性和收敛性优势; 利用不同类型忆阻器单元和输入的实验, 验证了该策略的扩展性.进一步地, 基于上述实验, 揭示了忆阻网络仿真出现收敛性问题的潜在原因.该策略可应用于基于忆阻网络的新兴研究.

1 引 言

忆阻器是一种由多层纳米薄膜组成的新型微纳器件, 具有高非线性和非易失性开关的特点, 能够以非易失方式“记忆”流经的电荷和磁通量, 具体体现为内部状态变量和……