Compact models based on memristive devices for in-memory computing

Abstract

The recent development of non-volatile memory technologies based on memristive devices has triggered new concepts of design, which were otherwise inconceivable. Hybrid technology, including CMOS plus magnetic materials, may circumvent the limits presented by pure technologies and von Neumann-based architectures. In this context, this work aimed to introduce and explore different compact designs that realize the memristor device using golden standard circuit simulation tools. For this purpose, the models were ported to Spectre simulator, and Python scripts were developed to treat the output data. The different technologies of memristors were presented, and their suitability with CMOS integration to realize logical computation in NVM crossbar arrays, which is intended for the in-memory computing.

O desenvolvimento recente de tecnologias de memória não voláteis baseadas em dispositivos memristivos desencadeou novos conceitos de projeto, que de outra forma seriam inconcebíveis. Tecnologias híbridas, que por sua vez, incluem CMOS e materiais magnéticos, podem contornar os limites apresentados por tecnologias puras e arquiteturas baseadas em von Neumann. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo apresentar e explorar diferentes projetos compactos que realizam o dispositivo memristor usando ferramentas de simulação de circuitos padrão ouro. Para isso, os modelos foram portados para o simulador Spectre e foram desenvolvidos scripts Python para tratar os dados de saída. As diferentes tecnologias de memristores foram apresentadas e sua adequação com a tecnologia CMOS para realizar computação em memória.