IEEE starptautiskajā cietvielu shēmu konferencē (ISSCC) 2023. gadā tika prezentēts jauna veida feroelektriskās atmiņas mikroshēmas uz hafnija bāzes, ko izstrādājis un projektējis Mikroelektronikas institūta akadēmiķis Liu Mings, kas ir augstākais integrālo shēmu dizaina līmenis.
Augstas veiktspējas iegultā nemainīgā atmiņa (eNVM) ir ļoti pieprasīta pēc SOC mikroshēmām plaša patēriņa elektronikā, autonomos transportlīdzekļos, rūpnieciskās vadības ierīcēs un lietisko interneta malu ierīcēs.Ferroelektriskās atmiņas (FeRAM) priekšrocības ir augsta uzticamība, īpaši zems enerģijas patēriņš un liels ātrums.To plaši izmanto liela apjoma datu ierakstīšanai reāllaikā, biežai datu lasīšanai un rakstīšanai, zemam enerģijas patēriņam un iegultiem SoC/SiP produktiem.Ferroelektriskā atmiņa, kuras pamatā ir PZT materiāls, 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 apgrūtināts, un iegultai integrācijai ir nepieciešams atsevišķs ražošanas līnijas atbalsts, kuru ir grūti popularizēt. plašā mērogā.Jaunās uz hafnija bāzes veidotās feroelektriskās atmiņas miniaturitāte un tās savietojamība ar CMOS tehnoloģiju padara to par akadēmisko aprindu un rūpniecības kopīgu pētniecības karsto punktu.Uz hafnija balstīta feroelektriskā atmiņa tiek uzskatīta par svarīgu nākamās paaudzes jaunas atmiņas attīstības virzienu.Pašlaik uz hafniju balstītas feroelektriskās atmiņas pētījumos joprojām ir problēmas, piemēram, nepietiekama vienības uzticamība, mikroshēmas dizaina trūkums ar pilnīgu perifērijas ķēdi un turpmāka mikroshēmas līmeņa veiktspējas pārbaude, kas ierobežo tās pielietojumu eNVM.
Lai risinātu problēmas, ar kurām saskaras iegultā hafnija feroelektriskā atmiņa, akadēmiķa Liu Ming komanda no Mikroelektronikas institūta pirmo reizi pasaulē ir izstrādājusi un ieviesusi megab lieluma FeRAM testa mikroshēmu, kuras pamatā ir liela mēroga integrācijas platforma. uz hafnija bāzes feroelektrisko atmiņu, kas ir saderīga ar CMOS, un veiksmīgi pabeidza HZO feroelektriskā kondensatora liela mēroga integrāciju 130 nm CMOS procesā.Tiek piedāvāta rakstīšanas piedziņas ķēde ar ECC palīdzību temperatūras noteikšanai un jutīga pastiprinātāja ķēde automātiskai nobīdes novēršanai, un tiek sasniegta 1012 ciklu izturība un 7ns rakstīšanas un 5ns lasīšanas laiks, kas ir līdz šim labākie līmeņi.
Papīrs “Uz 9 Mb HZO balstīta iegultā FeRAM ar 1012 ciklu izturību un 5/7 ns lasīšanu/rakstīšanu, izmantojot ECC-Assisted Data Refresh” ir balstīts uz rezultātiem, un nobīdes atceltais sajūtu pastiprinātājs “tika atlasīts ISSCC 2023, un mikroshēma tika izvēlēta ISSCC demonstrācijas sesijā, lai to parādītu konferencē.Jan Dzjanguo ir darba pirmais autors, un Liu Ming ir atbilstošais autors.
Saistīto darbu atbalsta Ķīnas Nacionālais dabaszinātņu fonds, Zinātnes un tehnoloģiju ministrijas Nacionālā galvenā pētniecības un attīstības programma un Ķīnas Zinātņu akadēmijas B klases izmēģinājuma projekts.
(Fotoattēls no 9 Mb Hafnium bāzes FeRAM mikroshēmas un mikroshēmas veiktspējas testa)
Publicēšanas laiks: 15.04.2023