Novi tip feroelektričnog memorijskog čipa na bazi hafnija, koji je razvio i dizajnirao Liu Ming, akademik Instituta za mikroelektroniku, predstavljen je na IEEE Međunarodnoj konferenciji o čvrstim krugovima (ISSCC) 2023. godine, što predstavlja najviši nivo dizajna integriranih krugova.
Visokoperformansna ugrađena nehlapljiva memorija (eNVM) je veoma tražena za SOC čipove u potrošačkoj elektronici, autonomnim vozilima, industrijskoj kontroli i rubnim uređajima za Internet stvari. Feroelektrična memorija (FeRAM) ima prednosti visoke pouzdanosti, ultra niske potrošnje energije i velike brzine. Široko se koristi za snimanje velikih količina podataka u realnom vremenu, često čitanje i pisanje podataka, nisku potrošnju energije i ugrađene SoC/SiP proizvode. Feroelektrična memorija bazirana na PZT materijalu dostigla je masovnu proizvodnju, ali njen materijal nije kompatibilan sa CMOS tehnologijom i teško se smanjuje, što dovodi do toga da je proces razvoja tradicionalne feroelektrične memorije ozbiljno otežan, a ugrađena integracija zahtijeva posebnu podršku proizvodne linije, što je teško popularizirati u velikim razmjerima. Minijaturnost nove feroelektrične memorije bazirane na hafnijumu i njena kompatibilnost sa CMOS tehnologijom čine je istraživačkom žarišnom tačkom od zajedničkog interesa u akademskim krugovima i industriji. Feroelektrična memorija bazirana na hafnijumu smatra se važnim smjerom razvoja sljedeće generacije nove memorije. Trenutno, istraživanje feroelektričnih memorija na bazi hafnija i dalje ima problema kao što su nedovoljna pouzdanost jedinice, nedostatak dizajna čipa sa kompletnim perifernim kolima i daljnja provjera performansi na nivou čipa, što ograničava njegovu primjenu u eNVM-u.
Ciljajući na izazove s kojima se suočava ugrađena feroelektrična memorija na bazi hafnija, tim akademika Liu Minga iz Instituta za mikroelektroniku prvi put u svijetu dizajnirao je i implementirao megabajtni FeRAM testni čip zasnovan na platformi za integraciju velikih razmjera feroelektrične memorije na bazi hafnija kompatibilne sa CMOS-om, te uspješno završio integraciju velikih razmjera HZO feroelektričnog kondenzatora u 130nm CMOS procesu. Predloženo je ECC-potpomognuto kolo za pokretanje pisanja za mjerenje temperature i osjetljivo kolo pojačala za automatsko uklanjanje pomaka, a postignuta je izdržljivost od 1012 ciklusa i vrijeme pisanja od 7ns i čitanja od 5ns, što su do sada najbolji nivoi zabilježeni.
Rad „Ugrađena FeRAM memorija bazirana na HZO-u od 9 Mb sa izdržljivošću od 1012 ciklusa i 5/7 ns čitanja/pisanja korištenjem ECC-potpomognutog osvježavanja podataka“ zasnovan je na rezultatima, a pojačavač osjetljivosti s poništavanjem ofseta „odabran je na ISSCC 2023, a čip je odabran na ISSCC demo sesiji za prikaz na konferenciji. Yang Jianguo je prvi autor rada, a Liu Ming je korespondentni autor.
Povezani rad podržavaju Nacionalna fondacija za prirodne nauke Kine, Nacionalni ključni program za istraživanje i razvoj Ministarstva nauke i tehnologije i Pilot projekat B-klase Kineske akademije nauka.
(Fotografija 9Mb FeRAM čipa baziranog na hafnijumu i test performansi čipa)
Vrijeme objave: 15. april 2023.
