2023. gadā IEEE Starptautiskajā cietvielu shēmu konferencē (ISSCC), kas ir augstākā līmeņa integrēto shēmu projektēšanas konference, tika prezentēts jauna veida hafnija bāzes feroelektriskās atmiņas mikroshēmas veids, ko izstrādājis un projektējis Mikroelektronikas institūta akadēmiķis Liu Mings.
Augstas veiktspējas iegultā nepastāvīgā atmiņa (eNVM) ir ļoti pieprasīta SOC mikroshēmās plaša patēriņa elektronikā, autonomos transportlīdzekļos, rūpnieciskajā vadībā un lietu interneta perifērijas ierīcēs. Ferroelektriskajai atmiņai (FeRAM) ir tādas priekšrocības kā augsta uzticamība, īpaši zems enerģijas patēriņš un liels ātrums. To plaši izmanto liela datu apjoma ierakstīšanai reāllaikā, biežai datu lasīšanai un rakstīšanai, zemam enerģijas patēriņam un iegultajiem SoC/SiP produktiem. Uz PZT materiāla balstīta feroelektriskā atmiņa ir sasniegusi masveida ražošanu, taču tās materiāls nav saderīgs ar CMOS tehnoloģiju un ir grūti saraujams, kā rezultātā tradicionālās feroelektriskās atmiņas izstrādes process ir nopietni kavēts, un iegultajai integrācijai ir nepieciešams atsevišķs ražošanas līnijas atbalsts, ko ir grūti popularizēt plašā mērogā. Jaunās uz hafnija bāzes veidotās feroelektriskās atmiņas miniaturējamība un tās saderība ar CMOS tehnoloģiju padara to par pētniecības centru, kas rada kopīgas bažas akadēmiskajā un rūpnieciskajā vidē. Uz hafnija bāzes veidotā feroelektriskā atmiņa ir uzskatīta par svarīgu nākamās paaudzes atmiņas attīstības virzienu. Pašlaik hafnija bāzes feroelektriskās atmiņas pētījumos joprojām pastāv tādas problēmas kā nepietiekama vienības uzticamība, mikroshēmu dizaina trūkums ar pilnīgu perifērijas shēmu un mikroshēmu līmeņa veiktspējas turpmāka pārbaude, kas ierobežo tās pielietojumu eNVM.
Cenšoties risināt problēmas, ar kurām saskaras iegultā hafnija bāzes feroelektriskā atmiņa, akadēmiķa Liu Minga komanda no Mikroelektronikas institūta ir izstrādājusi un pirmo reizi pasaulē ieviesusi megabaiba magnitūdu FeRAM testa mikroshēmu, kuras pamatā ir liela mēroga integrācijas platforma, kas ir saderīga ar CMOS un kuras pamatā ir hafnija bāzes feroelektriskā atmiņa, un veiksmīgi pabeigusi HZO feroelektriskā kondensatora liela mēroga integrāciju 130 nm CMOS procesā. Tiek piedāvāta ECC atbalstīta rakstīšanas piedziņas shēma temperatūras noteikšanai un jutīga pastiprinātāja shēma automātiskai nobīdes novēršanai, un tiek sasniegta 1012 ciklu izturība un 7 ns rakstīšanas un 5 ns nolasīšanas laiks, kas ir labākie līdz šim ziņotie līmeņi.
Raksts “9 MB HZO bāzes iegultā FeRAM atmiņa ar 1012 ciklu izturību un 5/7 ns lasīšanas/rakstīšanas ātrumu, izmantojot ECC atbalstītu datu atsvaidzināšanu” ir balstīts uz rezultātiem, un ISSCC 2023 konferencē tika izvēlēts nobīdes atcelts sensora pastiprinātājs, un mikroshēma tika izvēlēta ISSCC demonstrācijas sesijā, lai to demonstrētu konferencē. Raksta pirmais autors ir Jangs Dzjanguo, bet atbildīgais autors ir Liu Mins.
Saistīto darbu atbalsta Ķīnas Nacionālais dabaszinātņu fonds, Zinātnes un tehnoloģiju ministrijas Nacionālā galveno pētniecības un attīstības programma un Ķīnas Zinātņu akadēmijas B klases pilotprojekts.
(9 MB hafnija bāzes FeRAM mikroshēmas un mikroshēmas veiktspējas testa fotoattēls)
Publicēšanas laiks: 2023. gada 15. aprīlis
