ビッグデータとモノのインターネット時代の到来により、従来のフォン・ノイマンアーキテクチャのコンピュータはデータ処理の過程で大きな課題に直面しています。記憶と演算の分離アーキテクチャはコンピュータの計算速度とエネルギー効率を根本的に制限しており、現在直面している問題と課題に対応するために新しい計算パラダイムの開発が喫緊に求められています。近年、神経形態計算は高度な並列処理、極めて低い消費電力、記憶と演算を一体化した特徴により広く注目されています。その中で、独特な物理メカニズムを持つ新型神経形態デバイスは神経形態チップを構築する基本的な単位です。神経形態デバイスの構築における多くの候補電子材料の中で、低次元材料は従来の三次元材料に比べて優れた物理特性および電気特性を持ち、弱い層間ファンデルワールス力により容易に積層可能で、ヘテロ集積に有利です。本稿では、低次元材料を基盤とした人工シナプスデバイスおよび人工ニューロンデバイスの研究進展を詳細に述べ、異なるタイプの神経形態デバイスの動作メカニズム、性能指標、技術的利点を総括します。これに基づき、低次元材料の神経形態デバイスの視覚、聴覚、運動制御、大規模集積チップなどの分野での応用について紹介し、神経形態デバイスの今後の発展動向を展望します。

低次元材料;人工シナプスデバイス;人工ニューロンデバイス;神経形態チップ