譯者序
前言
第1章智慧城市—智能物聯網的原型 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—智能互聯家居的中心 4
1.5.1可穿戴電子產品 4
1.5.2控制電子設備 5
1.6智能個人交通 5
1.6.1智能汽車概述 5
1.6.2駕駛輔助繫統 5
1.6.3發動機處理器 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智能交通網絡 7
1.7.1智能公共運輸網絡 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智能能源網絡 9
1.8.1智能電表 9
1.8.2智能電網 9
1.9智能互聯樓宇 10
1.9.1智能辦公樓 10
1.9.2智能工廠 11
1.9.3智能醫院 11
1.9.4智能公共建築 12
1.10想法 12
參考文獻 12
第2章智能物聯網存儲器應用 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用於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議 34
2.6.1射頻識別標簽 34
2.6.2近場通信 34
2.6.3基於藍牙的信標和傳感器節點 36
2.6.4具有Wi-Fi的物聯網設備 38
2.6.5具有USB連接功能的物聯網設備 39
2.6.6單線連接 40
2.6.7ZigBee接口 40
2.6.8ANT接口 40
2.7可穿戴醫療設備 40
2.7.1可穿戴醫療設備概述 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點平臺 41
2.7.4以存儲為主使用MRAM的醫療保健繫統 42
2.7.5具有NFC和嵌入式eFeRAM存儲器的可穿戴生物監測 42
2.7.6使用FeRAM並配備ECG處理器的可穿戴醫療保健繫統 43
2.8低功耗電池供電的醫療設備和繫統 45
2.8.1低功耗電池供電醫療設備概述 45
2.8.2使用eFlash的低功耗電池供電醫療設備 45
2.8.3使用嵌入式新興存儲器的低功耗電池供電醫療設備 48
2.8.4醫療繫統的安全性 49
2.9汽車網絡應用 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繫統 52
2.9.3近的高級駕駛員輔助繫統 54
2.9.4汽車導航和定位 54
2.9.5發動機蓋下的應用 55
2.9.6用於發動機蓋下應用的MONOS存儲器 56
2.9.7汽車信息娛樂繫統 57
2.9.8安全汽車 57
2.9.9汽車車身處理器 58
2.10智能電網和數碼智能電表 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消費者家庭繫統和網絡 61
2.11.1遠程控制 61
2.11.2環境傳感器 62
2.11.3家庭網絡繫統 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繫統電機控制 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用於物聯網的大數據服務器中 存儲器的層次結構分析 64
參考文獻 66
第3章用於智能物聯網的嵌入式閃存和EEPROM 73
3.1智能物聯網eFlash和eEEPROM簡介 73
3.1.1智能物聯網eFlash和eEEPROM 73
3.1.2物聯網中嵌入式閃存的應用需求 74
3.2用於物聯網的單層多晶硅浮柵eFlash/EEPR 75
3.2.1物聯網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用於特殊應用的單層多晶硅EEPR 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 88
3.4浮柵嵌入式閃存的分柵技術 92
3.4.1早期的分柵嵌入式閃存浮柵技術 92
3.4.2分柵存儲器的發布、外設和特定應用的浮柵分柵存儲器 96
3.4.3小於50nm的先進分柵浮柵技術 102
3.5堆疊閃存和處理器TSV集成 104
3.6OTP/MTP嵌入式Fla和熔絲 104
3.7具有堆疊柵極結構的雙層多晶硅閃存 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
3.8.5FinFET 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
3.8.9p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
3.8.11DT 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網應用 144
4.3聚合物鐵電隧道結 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基於聚對二甲苯-C的電阻式RAM 146
4.4.3Cu原子開關 147
4.4.4柔性基板上的無機薄膜電阻式RAM 150
4.4.5IZO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將常規存儲器芯片轉移到柔性基板上 163
4.6.1使用SOI基片轉移硅片 164
4.6.2使用底層空腔創建薄芯片 165
4.6.3用於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存儲器件的神經形態計算 175
5.1神經形態繫統中電阻式RAM和鐵電RAM的概述 175
5.2各種電阻式RAM用作神經形態繫統中的突觸 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
5.2.4PCMO 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
5.33D神經形態存儲器 182
5.3.1作為密集TSV 3D結構的神經形態架構 182
5.3.23D垂直RRAM作為連的突觸 182
5.4RRAM作為突觸器件的建模和表征 186
5.5脈衝神經網絡、STDP、增強和抑制 187
5.5.1脈衝神經網絡簡介 187
5.5.2混合RRAM/CMOS STDP神經形態繫統 187
5.5.3記憶突觸繫統 191
5.5.4新型RRAM突觸的應用 193
5.6使用鐵電RAM技術的神經網絡繫統 195
5.6.1使用鐵電存儲器突觸的神經網絡電路 195
5.6.2在神經網絡電路中使用FeMEM 196
5.6.3神經形態電路中的鐵電隧道結 197
5.7使用相變存儲器的早期神經形態計算機 198
5.8神經形態繫統設計和應用中的電阻式RAM 201
5.8.1用於神經形態計算的突觸器件的設計 201
5.8.2在各種神經形態計算應用中使用RRAM 202
5.8.3用於神經形態計算的大型RRAM陣列設計 202
5.8.4RRAM相對於SRAM交叉陣列在矩陣乘法中的優勢 204
5.9使用聚合物和柔性存儲器的神經形態存儲器 204
參考文獻 207
第6章大數據搜索引擎和深度計算機 210
6.1大數據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容可尋址存儲器 210
6.2.1使用電阻式RACAM 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網絡的構成 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的大型人工神經網絡 216
6.4深度學習繫統中的存儲器問題 218
6.4.1SRAM和RRAM突觸陣列的分區問題 218
6.4.2極限學習機架構的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網絡 222
6.5物聯網的深度神經網絡 225
6.5.1物聯網深層神經網絡的類型 225
6.5.2含噪聲數據的深度神經網絡 226
6.5.3用於語音和視覺識別的深度神經網絡 227
6.5.4其他應用的深度神經網絡 231
參考文獻 232
第7章物聯網安全問題中的存儲器 234
7.1物聯網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
7.2.1RRAM用於物理不可克隆功能 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基於片上存儲器的安全繫統 245
7.3.1片上安全繫統簡介 245
7.3.2物理安全密鑰和TAG的存儲 245
7.3.3安全繫統中的人臉和特征檢測 247
7.3.4嵌入式繫統的安全性 248
參考文獻 248