图 （a）器件结构示意图；（b）性能示意图；（c）基于忆阻器集成单元架构的单片味觉芯片三维原理图；（d）高密度忆阻器集成单元阵列照片；（e）器件SEM图像；（f）仿生振荡机理示意图；（g）动作电位脉冲序列的仿真–实测对比；（h）器件综合性能雷达图对比分析
在国家自然科学基金项目（批准号：62422409）等资助下，中国科学院半导体研究所王丽丽研究员团队在仿生味觉传感芯片方面取得进展。研究成果以“基于忆阻器集成单元架构的晶圆级振荡化学感受器单片集成与仿生味觉芯片（Monolithic cell-on-memristor architecture enables wafer-scale integration of oscillatory chemoreceptors for bio-realistic gustatory chips）”为题，于2026年1月6日发表于《自然•材料》（Nature Materials）期刊上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02436-y。
晶圆级集成人工振荡化学感受器对于仿生化学感知功能的生物拟态芯片的实际生物应用部署至关重要。但传统架构化学感受器存在材料与结构固有缺陷，导致其制造技术复杂、难以实现规模化生产。
针对上述难题，研究团队将易失性忆阻器单元与电池单元进行三维集成，开发了基于忆阻器集成单元的化学感知振荡架构。基于该架构，团队开发了受离子调制的微尺寸化学感受器，其呈现出生物拟真的双端器件结构和独特的振荡机制。该器件具有一系列生物拟真的关键性能，包括5 μmol~300 mmol的超宽离子感知范围、20~200 mV的电压振荡幅值、1~70 Hz的振荡频率、持续脉冲输出行为、仅为1 pJ每尖峰的极低内部能量消耗，以及高阶的随机脉冲编码行为。单个忆阻器集成单元器件的总体直径为150 μm，尺寸与生物味蕾相当。
该研究成果建立了忆阻器集成单元架构中电化学振荡行为与咸味识别之间的机理联系，为构建具有高一致性和生物逼真神经响应特征的仿生感知单元开辟了一条新的技术路径，为仿生味觉芯片及其在新一代类脑感知系统中的大规模集成应用奠定了基础。