综述：基于金属氧化物半导体的单片三维集成传感-神经形态视觉系统

这篇综述系统阐述了金属氧化物半导体（MO）在实现单片三维集成（M3D）神经形态视觉系统中的关键作用，重点探讨了MO基传感器、存储单元和逻辑单元的协同优化策略，为突破传统架构中传感-计算分离的瓶颈提供了创新解决方案，其低温工艺兼容性和垂直堆叠特性为实时智能图像处理开辟了新路径。

　　

The bigger picture

传统视觉系统将传感、存储与处理单元物理分离的架构已面临根本性瓶颈。金属氧化物半导体（MO）凭借其优异的电学性能和低温工艺兼容性，为突破这一局限提供了全新可能。通过单片三维集成（M3D）技术将传感器、忆阻器和逻辑电路垂直堆叠在单一基底上，不仅能显著降低数据传输延迟和能耗，更能实现器件面积的高密度集成。这种革新性架构在自动驾驶实时场景解析、便携式生物医学诊断和智慧城市监测等领域展现出变革潜力。特别值得注意的是，MO材料独特的载流子输运特性使其在近红外波段具有可调谐的光电响应，这为开发多光谱集成的神经形态视觉芯片奠定了基础。

Summary

神经形态视觉系统的核心突破在于将仿生感知、信息存储与并行处理功能有机融合。氧化铟镓锌（IGZO）等非晶氧化物半导体因其高迁移率（>10 cm²/V·s）和低于200°C的加工温度，成为实现M3D集成的理想选择。最新研究表明，基于氧化钨（WO_x）的阻变存储器可实现10⁸次稳定擦写操作，而氧化锌（ZnO）光电突触器件已展示出0.4 pJ/spike的超低能耗特性。这些进展为构建具有事件驱动特性的视觉感知-计算一体化系统提供了关键器件基础。产业界对氧化物平台日益增长的接纳度，更印证了该技术路线在下一代智能视觉系统中的实用化前景。