浙大科创中心开发出神经形态视觉传感器

本报讯（首席记者 周珂 通讯员 孔晓睿）在人脑处理信息的过程中，超过80%的信息是通过眼睛获得的，人眼可以进行信息的探测和同步处理，且整体功耗极小。相对的，机器的视觉系统面临着信息冗余、时效性较低和功耗较高的困境。

因此，构建一个可以媲美人眼、具备同步进行信息探测和处理功能的类脑视觉传感器一直是众多科研人员集中探索的重要方向之一。日前，浙江大学集成电路学院联合硅及先进半导体材料全国重点实验室、浙大杭州国际科创中心的科研团队共同开发出了一款能够模仿人类视觉系统的神经形态视觉传感器。该器件模仿了人眼捕捉光线的能力，能像视神经一样预先打包和传输信息，并像人类大脑一样在记忆系统中存储和分类信息，这些功能可实现超快决策。

光线进入眼睛，通过晶状体聚焦在视网膜上，眼睛感知细胞会将光信号转换为电信号，识别光的颜色、强度和对比度，然后这些信号通过突触和神经元网络传输到视神经，并在大脑的视觉皮层进行处理，形成对视觉世界的有意识感知。

在团队研发的神经形态视觉传感器中，器件功能从硅的光吸收开始，将光能转化为光电压，光电压使铁电氧化铝铪层极化，智能石墨烯通道感知这些变化并将信号传输到输出端，连续微弱的光信号最终可以形成一个图案，该图案可以识别物体、数字、图像或人脸。

若想深入理解这项成果，得从一种特殊的材料——氧化铝铪说起。尽管一些典型的二维材料已大幅缩小了仿生神经形态视觉系统的器件尺寸，但晶体缺陷和低速度仍然是其商业应用的制约因素。在本项科研工作中，研究团队发现了一种制作具有铁电性质的氧化铝铪界面层制备方法，采用原子层沉积的方法来实现这一界面层，并将其与单层石墨烯进一步集成，形成铁电场效应晶体管，充分发挥了铁电材料“高集成度、低功耗”的优势。

“尽管仿生神经形态视觉传感器是一种用于交互传感器和摄像头的计算机芯片，但在某些方面，它的工作方式就像一只生物眼睛，具有捕捉和处理高质量图像的能力。” 浙江大学集成电路学院博士后研究员Ali Imran说。

值得一提的是，本项成果也提出了一种结构设计简单的器件制备方法，有望在产业化过程中进行大规模工业化应用。