STDP 학습 하드웨어가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 STDP 학습 하드웨어는, 프리 뉴런, 포스트 뉴런, 프리 뉴런으로부터 포스트 뉴런으로 신호를 전달하고, 기록 펄스에 기초하여 컨덕턴스를 변경하는 NVM 회로, 상기 프리 뉴런의 전압과 상기 포스트 뉴런의 전압의 전압 차에 따라 결정되는 준안정 시간(metastability time)을 반영하는 제1 출력 신호를 출력하는 STDP 시간 생성기, 및, 상기 제1 출력 신호에 따라 펄스 폭이 가변되는 상기 기록 펄스를 생성하고, 상기 기록 펄스를 상기 NVM 회로에 인가하는 제어 신호 및 기록 펄스 생성기를 포함한다.