近日，北京大学集成电路学院/集成电路高精尖创新中心教授、深圳研究生院信息工程学院院长杨玉超团队，联合中国科学院上海微系统与信息技术研究所宋志棠研究员团队等，在国际顶级学术期刊《科学》发表题为“A sub-10-millisecond neural dynamical system based on phase change memristors”的研究成果，在新型神经动力学计算芯片领域取得重大突破。

　　研究团队成功研制出全球首个基于相变忆阻器的毫秒级神经动力学系统芯片，突破了相变型忆阻器长期面临的“可控存内计算”国际难题，首次将神经动力学系统的单步运算时延压缩至2.12毫秒。神经动力学系统将神经网络的表达能力与微分方程的连续演化机制相结合，在物理世界建模、计算成像等领域具有广泛用途，自神经动力学系统诞生半个世纪以来，如何在保持高精度连续建模能力的同时实现低延迟实时计算，始终是制约该类系统走向实际应用的核心瓶颈。针对这一问题，团队提出了基于相变型忆阻器的“可控存内计算”新范式，通过调控相变存储器电导漂移与多级电导特性，构建出精准可控的原位存内计算机制，系统性地融合器件物理特性与神经动力学算法，实现了自适应积分步长的原位搜索以及多级电导的存内乘累加计算芯片设计。该方案显著减少了传统数字硬件中频繁的读写、乘法运算、缓存访问与数据搬运等高开销操作，兼具高精度与实时性，为后摩尔时代计算芯片提供了一种全新范式。

图 基于相变型忆阻器的毫秒级神经动力学系统

　　该研究得到新基石研究员项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省存算一体芯片重点实验室、深圳市重点产业研发计划等支持。

　　论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aee6277