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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Park,&#x20;Jongkil</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Ha,&#x20;Sohmyung</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Yu,&#x20;Theodore</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Neftci,&#x20;Emre</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Cauwenberghs,&#x20;Gert</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-19T09:01:18Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-19T09:01:18Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2023-10-05</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2023-08</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="issn">1662-4548</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;113379</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Neuromorphic&#x20;cognitive&#x20;computing&#x20;offers&#x20;a&#x20;bio-inspired&#x20;means&#x20;to&#x20;approach&#x20;the&#x20;natural&#x20;intelligence&#x20;of&#x20;biological&#x20;neural&#x20;systems&#x20;in&#x20;silicon&#x20;integrated&#x20;circuits.&#x20;Typically,&#x20;such&#x20;circuits&#x20;either&#x20;reproduce&#x20;biophysical&#x20;neuronal&#x20;dynamics&#x20;in&#x20;great&#x20;detail&#x20;as&#x20;tools&#x20;for&#x20;computational&#x20;neuroscience,&#x20;or&#x20;abstract&#x20;away&#x20;the&#x20;biology&#x20;by&#x20;simplifying&#x20;the&#x20;functional&#x20;forms&#x20;of&#x20;neural&#x20;computation&#x20;in&#x20;large-scale&#x20;systems&#x20;for&#x20;machine&#x20;intelligence&#x20;with&#x20;high&#x20;integration&#x20;density&#x20;and&#x20;energy&#x20;efficiency.&#x20;Here&#x20;we&#x20;report&#x20;a&#x20;hybrid&#x20;which&#x20;offers&#x20;biophysical&#x20;realism&#x20;in&#x20;the&#x20;emulation&#x20;of&#x20;multi-compartmental&#x20;neuronal&#x20;network&#x20;dynamics&#x20;at&#x20;very&#x20;large&#x20;scale&#x20;with&#x20;high&#x20;implementation&#x20;efficiency,&#x20;and&#x20;yet&#x20;with&#x20;high&#x20;flexibility&#x20;in&#x20;configuring&#x20;the&#x20;functional&#x20;form&#x20;and&#x20;the&#x20;network&#x20;topology.&#x20;The&#x20;integrate-and-fire&#x20;array&#x20;transceiver&#x20;(IFAT)&#x20;chip&#x20;emulates&#x20;the&#x20;continuous-time&#x20;analog&#x20;membrane&#x20;dynamics&#x20;of&#x20;65&#x20;k&#x20;two-compartment&#x20;neurons&#x20;with&#x20;conductance-based&#x20;synapses.&#x20;Fired&#x20;action&#x20;potentials&#x20;are&#x20;registered&#x20;as&#x20;address-event&#x20;encoded&#x20;output&#x20;spikes,&#x20;while&#x20;the&#x20;four&#x20;types&#x20;of&#x20;synapses&#x20;coupling&#x20;to&#x20;each&#x20;neuron&#x20;are&#x20;activated&#x20;by&#x20;address-event&#x20;decoded&#x20;input&#x20;spikes&#x20;for&#x20;fully&#x20;reconfigurable&#x20;synaptic&#x20;connectivity,&#x20;facilitating&#x20;virtual&#x20;wiring&#x20;as&#x20;implemented&#x20;by&#x20;routing&#x20;address-event&#x20;spikes&#x20;externally&#x20;through&#x20;synaptic&#x20;routing&#x20;table.&#x20;Peak&#x20;conductance&#x20;strength&#x20;of&#x20;synapse&#x20;activation&#x20;specified&#x20;by&#x20;the&#x20;address-event&#x20;input&#x20;spans&#x20;three&#x20;decades&#x20;of&#x20;dynamic&#x20;range,&#x20;digitally&#x20;controlled&#x20;by&#x20;pulse&#x20;width&#x20;and&#x20;amplitude&#x20;modulation&#x20;(PWAM)&#x20;of&#x20;the&#x20;drive&#x20;voltage&#x20;activating&#x20;the&#x20;log-domain&#x20;linear&#x20;synapse&#x20;circuit.&#x20;Two&#x20;nested&#x20;levels&#x20;of&#x20;micro-pipelining&#x20;in&#x20;the&#x20;IFAT&#x20;architecture&#x20;improve&#x20;both&#x20;throughput&#x20;and&#x20;efficiency&#x20;of&#x20;synaptic&#x20;input.&#x20;This&#x20;two-tier&#x20;micro-pipelining&#x20;results&#x20;in&#x20;a&#x20;measured&#x20;sustained&#x20;peak&#x20;throughput&#x20;of&#x20;73&#x20;Mspikes&#x2F;s&#x20;and&#x20;overall&#x20;chip-level&#x20;energy&#x20;efficiency&#x20;of&#x20;22&#x20;pJ&#x2F;spike.&#x20;Non-uniformity&#x20;in&#x20;digitally&#x20;encoded&#x20;synapse&#x20;strength&#x20;due&#x20;to&#x20;analog&#x20;mismatch&#x20;is&#x20;mitigated&#x20;through&#x20;single-point&#x20;digital&#x20;offset&#x20;calibration.&#x20;Combined&#x20;with&#x20;the&#x20;flexibly&#x20;layered&#x20;and&#x20;recurrent&#x20;synaptic&#x20;connectivity&#x20;provided&#x20;by&#x20;hierarchical&#x20;address-event&#x20;routing&#x20;of&#x20;registered&#x20;spike&#x20;events&#x20;through&#x20;external&#x20;memory,&#x20;the&#x20;IFAT&#x20;lends&#x20;itself&#x20;to&#x20;efficient&#x20;large-scale&#x20;emulation&#x20;of&#x20;general&#x20;biophysical&#x20;spiking&#x20;neural&#x20;networks,&#x20;as&#x20;well&#x20;as&#x20;rate-based&#x20;mapping&#x20;of&#x20;rectified&#x20;linear&#x20;unit&#x20;(ReLU)&#x20;neural&#x20;activations.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">Frontiers&#x20;Media&#x20;S.A.</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">A&#x20;22-pJ&#x2F;spike&#x20;73-Mspikes&#x2F;s&#x20;130k-compartment&#x20;neural&#x20;array&#x20;transceiver&#x20;with&#x20;conductance-based&#x20;synaptic&#x20;and&#x20;membrane&#x20;dynamics</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Frontiers&#x20;in&#x20;Neuroscience,&#x20;v.17</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">Frontiers&#x20;in&#x20;Neuroscience</dcvalue>
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