Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering (ISE), Shandong University, Qingdao 266200, China
2 Neumem Co., Ltd, Hefei 230093, China
3 Key Laboratory of Microelectronic Devices and Integrated Technology, Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100084, China
4 Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
With the rapid development of machine learning, the demand for high-efficient computing becomes more and more urgent. To break the bottleneck of the traditional Von Neumann architecture, computing-in-memory (CIM) has attracted increasing attention in recent years. In this work, to provide a feasible CIM solution for the large-scale neural networks (NN) requiring continuous weight updating in online training, a flash-based computing-in-memory with high endurance (109 cycles) and ultra-fast programming speed is investigated. On the one hand, the proposed programming scheme of channel hot electron injection (CHEI) and hot hole injection (HHI) demonstrate high linearity, symmetric potentiation, and a depression process, which help to improve the training speed and accuracy. On the other hand, the low-damage programming scheme and memory window (MW) optimizations can suppress cell degradation effectively with improved computing accuracy. Even after 109 cycles, the leakage current (Ioff) of cells remains sub-10pA, ensuring the large-scale computing ability of memory. Further characterizations are done on read disturb to demonstrate its robust reliabilities. By processing CIFAR-10 tasks, it is evident that ~90% accuracy can be achieved after 109 cycles in both ResNet50 and VGG16 NN. Our results suggest that flash-based CIM has great potential to overcome the limitations of traditional Von Neumann architectures and enable high-performance NN online training, which pave the way for further development of artificial intelligence (AI) accelerators.
NOR flash memory computing-in-memory endurance neural network online training 
Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012301
Author Affiliations
Abstract
CEA CESTA, Le Barp, France
Mid-spatial frequency wavefront deformation can be deleterious for the operation of high-energy laser systems. When fluid cooled high-repetition-rate amplifiers are used, the coolant flow is likely to induce such detrimental mid-spatial frequency wavefront deformations. Here, we describe the design and performance of a 90 mm × 90 mm aperture, liquid-cooled Nd:phosphate split-slab laser amplifier pumped by flash-lamps. The performance of the system is evaluated in terms of wavefront aberration and gain at repetition rates down to 1 shot per minute. The results show that this single cooled split-slab system exhibits low wavefront distortions in the medium to large period range, compatible with a focus on target, and despite the use of liquid coolant traversed by both pump and amplified wavelengths. This makes it a potential candidate for applications in large high-energy laser facilities.
flash-lamp pumping high-power laser laser cooling neodymium glass wavefront error 
High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(1): 010000e3
作者单位
摘要
1 上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240
2 清华大学材料学院,新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 100084
3 上海交通大学材料科学与工程学院,上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室,上海200240
4 上海交通大学材料科学与工程学院,上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室,上海200240
闪烧技术自发现以来已经被广泛研究了10多年,但其实际应用却极少被讨论,闪烧应用的主要挑战是烧结大尺寸样品时的困难。在典型直流电闪烧中,电流主要集中在样品的中心,样品内部和表面之间存在显著的温度梯度,导致最终样品的微观结构不均匀,甚至样品中的内应力会致使样品开裂。本工作利用不同频率的交流电来研究频率对闪烧中这种不均匀性问题的影响。结果表明,增加频率显著提高了样品的均匀性,其原因主要是由于交流电闪烧中存在显著的“趋肤效应”,即电流密度集中在样品的表面而不是样品中心,这补偿了表面较高的辐射热损失,从而导致更均匀的样品温度。本工作提供了一种潜在的方法,可以显著提高闪烧在工业领域的实际应用。
交流电闪烧 微观结构均匀性 趋肤效应 alternating current flash sintering microstructure homogeneity skin effect 
硅酸盐学报
2023, 51(12): 3077
作者单位
摘要
江南大学 电子工程系 物联网技术应用教育部工程研究中心, 江苏 无锡 214122
Flash存算阵列在工作模式下需要用到不同内部驱动电压, 因此基于当前各类Dickson型电荷泵, 设计了一种针对Flash存算阵列的可调电荷泵。采用一种新型输出级的交叉耦合设计, 解决了传统电荷泵最后一级阈值电压导致的低泵送效率的问题, 并通过辅助MOS管增强了传统电荷泵中体源二极管对反向漏电流的抑制能力。55 nm CMOS工艺下的仿真结果表明, 与改进前的电荷泵相比, 在电源电压1.8 V和300 μA的工作电流下, 中间级反向漏电流减少了17.5%, 输出级反向漏电流减少了73.1%。无反馈调节时, 主电荷泵最高输出电压为9.56 V, 电压效率达88.51%。PFM可调制模式下, 可重构电荷泵能实现输出电压切换。
Flash存算器件 电荷泵 体源二极管 交叉耦合 flash memory device charge pump body-source diode cross-coupled 
微电子学
2023, 53(5): 861
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
2 哈尔滨工程大学 核科学与技术学院,哈尔滨 150001
3 南华大学 核科学技术学院,湖南 衡阳 421001
4 中玖闪光医疗科技有限公司,四川 绵阳 621000
5 中国工程物理研究院,四川 绵阳 621900
报道了基于常温射频直线加速器建成的10 MeV光子FLASH放疗射线源样机,采用高平均电流电子束轰击高速旋转辐射转化靶,在距离靶点1 m远处的固体水模内,X射线剂量率达到80.5 Gy/s,达到未来临床实验与推广所需剂量率阈值。
FLASH放疗 超高剂量率 医用直线加速器 X射线源 flash radiotherapy ultrahigh dose rate linac X-ray source 
强激光与粒子束
2023, 35(12): 124009
刘俊雅 1,2喻晓 3吴超 4孙向上 5[ ... ]蒲越虎 4,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
3 北京烁科中科信电子装备有限公司北京 101111
4 四川大学 华西医院医学装备创新研究中心成都 610041
5 湖南省肿瘤医院放射物理技术部长沙 410013
6 RaySearch中国上海 200120
为了系统研究FLASH效应的放射生物学机制,需要一个可以进行超高剂量率细胞辐照实验的平台,该实验平台应具有稳定、大小合适且大范围可调的剂量和平均剂量率。基于国产7 MeV医用质子直线注入器,使用蒙特卡罗程序FLUKA设计并优化了一个单散射照射头。该照射头的材料为40 μm厚度的钽箔,它既充当真空窗又充当散射体,源皮距为26 cm。经过模拟验证,该平台可提供直径为2 cm的照射野,剂量均匀度为4.9%。通过调整单质子脉冲的流强(0.1~1 mA)和脉宽(20~200 μs),该实验平台的平均剂量和平均剂量率可以在6~667 Gy和3.3×105~3.3×106 Gy·s-1之间调节。基于此,设计了使用单脉冲穿透模式辐照单层细胞的实验,剂量率为3.3×105 Gy·s-1,剂量在7~40 Gy范围内变化。该实验平台可以探究细胞FLASH效应的总剂量依赖关系,为揭示FLASH效应的机制提供支持。
FLASH 质子治疗 蒙特卡罗 实验平台设计 医用直线注入器 FLASH Proton therapy Monte Carlo Design of experimental platform Medical linear injector 
核技术
2023, 46(11): 110201
作者单位
摘要
陶瓷材料因具有良好的机械性能、抗腐蚀性、耐高温性及抗氧化性等, 被广泛应用于航空航天、医疗、能源交通等领域, 陶瓷材料自身及其与金属材料的连接技术对于实际工程应用具有重要意义。由于部分陶瓷材料与电场的特殊作用机理, 将外加电场应用于陶瓷材料的连接技术中, 可以获得多种普通连接技术所不具备的优势, 如连接温度较低和连接时间较短等, 这就催生了新型陶瓷材料电场辅助连接技术。本文着重梳理了陶瓷及陶瓷基复合材料电场辅助连接技术的研究现状, 对近年来电场辅助连接技术的研究进展进行了综述, 重点介绍了电场辅助扩散连接(Electric field-assisted diffusion bonding, FDB) 技术、放电等离子体烧结 (Spark plasma sintering, SPS)连接技术以及新型低温快速闪连接(Flash joining, FJ) 技术的连接机理、典型界面微观结构、接头强度及影响因素等, 阐述了不同电场辅助连接技术的适用范围和局限性, 并对陶瓷材料电场辅助连接技术的发展进行了展望。
陶瓷 电场辅助 电场辅助扩散连接 SPS连接 闪连接 综述 ceramics electric field electric field-assisted diffusion bonding SPS joining flash joining review 
无机材料学报
2023, 38(2): 113
作者单位
摘要
1 西南技术物理研究所,四川 成都 610041
2 四川大学电子信息学院,四川 成都 610065
硅基光电子技术的发展可以将激光雷达系统发射模块和接收模块中分立的有源和无源器件集成在芯片上,使激光雷达体积更小、稳定性更强、成本更低,推动激光雷达在自动驾驶等领域的应用。首先,分析激光雷达的基本概念及测量原理。随后,根据扫描方式的不同,将硅基片上激光雷达分为面阵闪光、光学相控阵、透镜辅助光束转向和慢光光栅等4类,并分别对其技术特点和研究进展进行阐述。最后,对目前硅基片上激光雷达的发展趋势进行了总结和展望。
激光雷达 硅基光电子 面阵闪光 光学相控阵 透镜辅助光束转向 
激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1600002
作者单位
摘要
北京工业大学材料与制造学部, 北京 100124
在速凝剂的应用过程中经常出现水泥与速凝剂的相容性问题, 但是如何评价相容性及其影响因素尚待研究。本工作测试了不同水泥?偉d速凝剂系统的宏观性能和早期水化放热情况, 并通过一种定量评价相容性的综合方法, 即多因子综合指标[f(a)值]评价法, 将宏观性能与微观指标进行有机结合, 计算对比不同水泥?偉d速凝剂系统的相容性。结果表明: 碱性速凝剂与过渡相含量高的基准水泥相容性最好, f(a)值最高为74; 3种无碱速凝剂与C3A和C3S含量高的冀东水泥相容性最好, f(a)值均大于80。
无碱速凝剂 碱性速凝剂 相容性 水化热 喷射混凝土 alkali-free flash setting admixture alkaline flash setting admixture compatibility hydration heat shotcrete 
硅酸盐学报
2023, 51(5): 1283
吴迅 1,2刘锐锋 1,3张秋宁 1,3,4王小虎 1,2,3,4,*
作者单位
摘要
1 中国科学院近代物理研究所 兰州 730000
2 兰州大学第一临床医学院 兰州 730000
3 兰州重离子医院 兰州 730000
4 中国科学院大学 北京 100049
近年来,一项被称为FLASH放疗的新技术具有将辐射的治疗增益比推向一个新高度的潜力。FLASH放疗是一种以超高剂量率照射为主要特征的放疗技术,能显著减轻辐射对正常组织的损伤,同时保留辐射对肿瘤的杀伤能力。一方面,作为一种新兴的放疗技术,FLASH放疗的生物学机制尚未被阐明,这阻碍了其临床转化;另一方面,超高剂量率照射技术的临床应用也存在许多技术困难。本综述通过归纳FLASH放射生物学机制的研究进展,总结FLASH放疗治疗计划所面临的困难及可能的解决方案,旨在为后续FLASH放疗的临床转化提供参考。
FLASH 超高剂量率 放疗 放射生物学 治疗计划 FLASH Ultra-high dose rate Radiotherapy Radiobiology Treatment planning 
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(2): 020101

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