智能物聯(lián)網(wǎng)的存儲器設(shè)計與實現(xiàn)

譯者序
前言
第1章　智慧城市—智能物聯(lián)網(wǎng)的原型  1
1.1　概述  1
1.2　智慧城市  1
1.3　智能商務—智慧城市的要素  2
1.3.1　智能庫存控制  2
1.3.2　智能配送  3
1.3.3　利用人工智能進行智能營銷  3
1.4　智能住宅  3
1.5　人—智能互聯(lián)家居的中心  4
1.5.1　可穿戴電子產(chǎn)品  4
1.5.2　控制電子設(shè)備  5
1.6　智能個人交通  5
1.6.1　智能汽車概述  5
1.6.2　駕駛輔助系統(tǒng)  5
1.6.3　發(fā)動機處理器  6
1.6.4　車身處理器  7
1.6.5　信息娛樂處理器  7
1.6.6　自動駕駛汽車  7
1.7　智能交通網(wǎng)絡(luò)  7
1.7.1　智能公共運輸網(wǎng)絡(luò)  7
1.7.2　個人汽車交通管理  8
1.7.3　智能高速公路  8
1.8　智能能源網(wǎng)絡(luò)  9
1.8.1　智能電表  9
1.8.2　智能電網(wǎng)  9
1.9　智能互聯(lián)樓宇  10
1.9.1　智能辦公樓  10
1.9.2　智能工廠  11
1.9.3　智能醫(yī)院  11
1.9.4　智能公共建筑  12
1.10　想法  12
參考文獻  12
第2章　智能物聯(lián)網(wǎng)存儲器應用  14
2.1　簡介  14
2.2　各種非易失性嵌入式存儲器特性的比較  15
2.2.1　嵌入式EEPROM、閃存和熔絲器件  15
2.2.2　嵌入式新興存儲器在MCU中的應用  16
2.2.3　嵌入式非易失性存儲器在各種應用中的必要屬性  17
2.3　支持能量采集、具有嵌入式存儲器的超低功耗MCU電路  19
2.3.1　采用能量采集的超低功耗MCU簡介  19
2.3.2　支持能量采集、具有嵌入式閃存的超低功耗MCU  20
2.3.3　支持能量采集、具有嵌入式FeRAM存儲器的超低功耗MCU  20
2.3.4　支持能量采集、具有嵌入式RRAM存儲器的超低功耗MCU  21
2.3.5　支持能量采集電源管理的超低功耗MCU  22
2.4　超低功耗電池供電的閃存MCU  22
2.4.1　超低功耗電池供電的閃存MCU簡介  22
2.4.2　具有嵌入式閃存的超低功耗電池供電的閃存MCU  23
2.4.3　具有嵌入式RRAM的超低功耗電池供電MCU  23
2.4.4　具有嵌入式FeRAM的超低功耗電池供電MCU  24
2.5　使用新興存儲器實現(xiàn)非易失性邏輯的非易失性MCU  26
2.5.1　使用FeRAM的非易失性邏輯陣列  26
2.5.2　使用MTJ MRAM的非易失性邏輯陣列  28
2.5.3　用于非易失性邏輯陣列的RRAM處理器  30
2.6　存儲器傳感器標簽的通信協(xié)議  34
2.6.1　射頻識別標簽  34
2.6.2　近場通信  34
2.6.3　基于藍牙的信標和傳感器節(jié)點  36
2.6.4　具有Wi-Fi的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備  38
2.6.5　具有USB連接功能的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備  39
2.6.6　單線連接  40
2.6.7　ZigBee接口  40
2.6.8　ANT接口  40
2.7　可穿戴醫(yī)療設(shè)備  40
2.7.1　可穿戴醫(yī)療設(shè)備概述  40
2.7.2　使用FeRAM存儲器的微型助聽器  41
2.7.3　使用CB-RAM存儲器的人體傳感器節(jié)點平臺  41
2.7.4　以存儲為主使用MRAM的醫(yī)療保健系統(tǒng)  42
2.7.5　具有NFC和嵌入式eFeRAM存儲器的可穿戴生物監(jiān)測  42
2.7.6　使用FeRAM并配備ECG處理器的可穿戴醫(yī)療保健系統(tǒng)  43
2.8　低功耗電池供電的醫(yī)療設(shè)備和系統(tǒng)  45
2.8.1　低功耗電池供電醫(yī)療設(shè)備概述  45
2.8.2　使用eFlash的低功耗電池供電醫(yī)療設(shè)備  45
2.8.3　使用嵌入式新興存儲器的低功耗電池供電醫(yī)療設(shè)備  48
2.8.4　醫(yī)療系統(tǒng)的安全性  49
2.9　汽車網(wǎng)絡(luò)應用  50
2.9.1　汽車應用概述  50
2.9.2　早期的高級汽車駕駛員輔助系統(tǒng)  52
2.9.3　近的高級駕駛員輔助系統(tǒng)  54
2.9.4　汽車導航和定位  54
2.9.5　發(fā)動機蓋下的應用  55
2.9.6　用于發(fā)動機蓋下應用的MONOS存儲器  56
2.9.7　汽車信息娛樂系統(tǒng)  57
2.9.8　安全汽車  57
2.9.9　汽車車身處理器  58
2.10　智能電網(wǎng)和數(shù)碼智能電表  58
2.10.1　智能電表市場概述  58
2.10.2　具有嵌入式閃存的智能電表芯片  58
2.10.3　具有大容量嵌入式閃存的智能電表芯片  58
2.11　消費者家庭系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)  61
2.11.1　遠程控制  61
2.11.2　環(huán)境傳感器  62
2.11.3　家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)  62
2.12　具有嵌入式存儲器的電機控制芯片  62
2.12.1　使用嵌入式存儲器的小型系統(tǒng)電機控制  62
2.12.2　使用嵌入式MONOS存儲器的多電機控制  63
2.12.3　使用嵌入式NV FeRAM的電機控制  63
2.13　高級應用中的智能芯片卡  63
2.14　用于物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)服務器中 存儲器的層次結(jié)構(gòu)分析  64
參考文獻  66
第3章　用于智能物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式閃存和EEPROM  73
3.1　智能物聯(lián)網(wǎng)eFlash和eEEPROM簡介  73
3.1.1　智能物聯(lián)網(wǎng)eFlash和eEEPROM  73
3.1.2　物聯(lián)網(wǎng)中嵌入式閃存的應用需求  74
3.2　用于物聯(lián)網(wǎng)的單層多晶硅浮柵eFlash/EEPROM單元  75
3.2.1　物聯(lián)網(wǎng)應用中的單層多晶硅浮柵eFlash/EEPROM概述  75
3.2.2　早期的單層多晶硅浮柵EEPROM  75
3.2.3　用于特殊應用的單層多晶硅EEPROM單元  79
3.2.4　多次可編程單層多晶硅嵌入式非易失性存儲器  81
3.2.5　近的單層多晶硅全CMOS嵌入式EEPROM器件  85
3.2.6　高壓CMOS中的單層多晶硅eNVM  87
3.3　使用多個單層多晶硅CMOS邏輯晶體管的嵌入式閃存單元  88
3.4　浮柵嵌入式閃存的分柵技術(shù)  92
3.4.1　早期的分柵嵌入式閃存浮柵技術(shù)  92
3.4.2　分柵存儲器的發(fā)布、外設(shè)和特定應用的浮柵分柵存儲器  96
3.4.3　小于50nm的先進分柵浮柵技術(shù)  102
3.5　堆疊閃存和處理器TSV集成  104
3.6　OTP/MTP嵌入式Flash單元和熔絲  104
3.7　具有堆疊柵極結(jié)構(gòu)的雙層多晶硅閃存  106
3.8　電荷捕獲嵌入式閃存  109
3.8.1　早期的嵌入式電荷捕獲存儲器概述  109
3.8.2　嵌入式40nm電荷捕獲（MONOS）閃存MCU  111
3.8.3　嵌入式28nm電荷捕獲（MONOS）閃存MCU  113
3.8.4　嵌入式應用的專用1T-MONOS 閃存宏  115
3.8.5　FinFET SG-MONOS  116
3.8.6　嵌入式電荷捕獲（SONOS）NOR閃存  117
3.8.7　高壓CMOS中的嵌入式2TSONOS NVM  119
3.8.8　自對準氮化邏輯NVM  120
3.8.9　p溝道SONOS嵌入式閃存  121
3.8.10　低能耗應用中的電荷捕獲嵌入式閃存  122
3.8.11　DT BE-SONOS性能的阻擋氧化物和隧道氧化物  122
3.8.12　新型嵌入式電荷捕獲存儲器  123
3.9　分柵CT eFlash納米晶體存儲  127
3.10　新型嵌入式閃存  129
參考文獻  130
第4章　薄膜聚合物和柔性存儲器  136
4.1　概述  136
4.2　有機鐵電存儲器  136
4.2.1　有機鐵電存儲器的特性和特點  136
4.2.2　可印刷鐵電嵌入式存儲器  140
4.2.3　薄膜鐵電存儲器的物聯(lián)網(wǎng)應用  144
4.3　聚合物鐵電隧道結(jié)  145
4.4　具有柔性基板的聚合物電阻式RAM的類型和特性  146
4.4.1　具有柔性基板的聚合物電阻式RAM概述  146
4.4.2　基于聚對二甲苯-C的電阻式RAM  146
4.4.3　Cu原子開關(guān)  147
4.4.4　柔性基板上的無機薄膜電阻式RAM  150
4.4.5　IZO和IGZO電阻式RAM存儲器  152
4.4.6　具有柔性基板的其他聚合物電阻式RAM  153
4.5　柔性基片上的電荷捕獲納米粒子（NP）存儲器  159
4.5.1　柔性基片上的電荷捕獲NP存儲器概述  159
4.5.2　具有柔性襯底的碳納米管電荷捕獲存儲器  159
4.5.3　噴墨印刷納米粒子存儲器  160
4.5.4　柔性基板上的其他納米粒子電荷捕獲存儲器  161
4.6　將常規(guī)存儲器芯片轉(zhuǎn)移到柔性基板上  163
4.6.1　使用SOI基片轉(zhuǎn)移硅片  164
4.6.2　使用底層空腔創(chuàng)建薄芯片  165
4.6.3　用于在柔性基板上組裝硅芯片的扇出型晶圓級封裝  166
參考文獻  170
第5章　使用新興NV存儲器件的神經(jīng)形態(tài)計算  175
5.1　神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)中電阻式RAM和鐵電RAM的概述  175
5.2　各種電阻式RAM用作神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)中的突觸  175
5.2.1　金屬氧化物電阻式RAM作為突觸  175
5.2.2　導電橋RRAM作為突觸  178
5.2.3　相變存儲器作為突觸  179
5.2.4　PCMO RRAM作為突觸  179
5.2.5　可同時增強和抑制的RRAM  180
5.2.6　其他具有模擬特性的非易失性存儲器  181
5.3　3D神經(jīng)形態(tài)存儲器  182
5.3.1　作為密集TSV 3D結(jié)構(gòu)的神經(jīng)形態(tài)架構(gòu)  182
5.3.2　3D垂直RRAM作為連接神經(jīng)元的突觸  182
5.4　RRAM作為突觸器件的建模和表征  186
5.5　脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、STDP、增強和抑制  187
5.5.1　脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡介  187
5.5.2　混合RRAM/CMOS STDP神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)  187
5.5.3　記憶突觸和神經(jīng)元系統(tǒng)  191
5.5.4　新型RRAM突觸的應用  193
5.6　使用鐵電RAM技術(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)  195
5.6.1　使用鐵電存儲器突觸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路  195
5.6.2　在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路中使用FeMEM  196
5.6.3　神經(jīng)形態(tài)電路中的鐵電隧道結(jié)  197
5.7　使用相變存儲器的早期神經(jīng)形態(tài)計算機  198
5.8　神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)設(shè)計和應用中的電阻式RAM  201
5.8.1　用于神經(jīng)形態(tài)計算的突觸器件的設(shè)計  201
5.8.2　在各種神經(jīng)形態(tài)計算應用中使用RRAM  202
5.8.3　用于神經(jīng)形態(tài)計算的大型RRAM陣列設(shè)計  202
5.8.4　RRAM相對于SRAM交叉陣列在矩陣乘法中的優(yōu)勢 204
5.9　使用聚合物和柔性存儲器的神經(jīng)形態(tài)存儲器  204
參考文獻  207
第6章　大數(shù)據(jù)搜索引擎和深度計算機  210
6.1　大數(shù)據(jù)搜索引擎和深度計算機概述  210
6.2　使用各種新興非易失性存儲器制作的內(nèi)容可尋址存儲器  210
6.2.1　使用電阻式RAM的三元CAM  211
6.2.2　使用磁存儲器制作的CAM  212
6.2.3　使用其他新興存儲器的CAM  214
6.3　大型搜索引擎和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成  214
6.3.1　使用RRAM的大型搜索引擎的查找表  214
6.3.2　使用STT MRAM的大型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  216
6.4　深度學習系統(tǒng)中的存儲器問題  218
6.4.1　SRAM和RRAM突觸陣列的分區(qū)問題  218
6.4.2　極限學習機架構(gòu)的RRAM可變性問題  220
6.4.3　受限玻耳茲曼機中RRAM存儲器的問題  220
6.4.4　使用存儲器突觸的大型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  222
6.5　物聯(lián)網(wǎng)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  225
6.5.1　物聯(lián)網(wǎng)深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的類型  225
6.5.2　含噪聲數(shù)據(jù)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  226
6.5.3　用于語音和視覺識別的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  227
6.5.4　其他應用的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  231
參考文獻  232
第7章　物聯(lián)網(wǎng)安全問題中的存儲器  234
7.1　物聯(lián)網(wǎng)安全問題中的存儲器簡介  234
7.2　用作物理不可克隆功能的存儲器  234
7.2.1　RRAM用于物理不可克隆功能  235
7.2.2　用作物理不可克隆功能的MRAM  241
7.2.3　用作物理不可克隆功能的閃存  244
7.2.4　用作物理不可克隆功能的其他存儲器  244
7.3　基于片上存儲器的安全系統(tǒng)  245
7.3.1　片上安全系統(tǒng)簡介  245
7.3.2　物理安全密鑰和TAG的存儲  245
7.3.3　安全系統(tǒng)中的人臉和特征檢測  247
7.3.4　嵌入式系統(tǒng)的安全性  248
參考文獻  248