Nova vrsta feroelektričnega pomnilniškega čipa na osnovi hafnija, ki ga je razvil in oblikoval Liu Ming, akademik Inštituta za mikroelektroniko, je bila leta 2023 predstavljena na IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), kar je najvišja stopnja oblikovanja integriranih vezij.
Po visoko zmogljivem vgrajenem trajnem pomnilniku (eNVM) je veliko povpraševanje po čipih SOC v potrošniški elektroniki, avtonomnih vozilih, industrijskem nadzoru in robnih napravah za internet stvari.Feroelektrični pomnilnik (FeRAM) ima prednosti visoke zanesljivosti, ultra nizke porabe energije in visoke hitrosti.Široko se uporablja pri snemanju velikih količin podatkov v realnem času, pogostem branju in pisanju podatkov, nizki porabi energije in vgrajenih izdelkih SoC/SiP.Feroelektrični pomnilnik, ki temelji na materialu PZT, je dosegel množično proizvodnjo, vendar je njegov material nezdružljiv s tehnologijo CMOS in ga je težko skrčiti, kar vodi do tega, da je razvojni proces tradicionalnega feroelektričnega pomnilnika resno oviran, vgrajena integracija pa potrebuje podporo za ločeno proizvodno linijo, ki jo je težko popularizirati v velikem obsegu.Zaradi miniaturnosti novega feroelektričnega pomnilnika na osnovi hafnija in njegove združljivosti s tehnologijo CMOS je to raziskovalna točka skupnega pomena v akademskih krogih in industriji.Feroelektrični pomnilnik na osnovi hafnija velja za pomembno razvojno smer naslednje generacije novega pomnilnika.Trenutno ima raziskava feroelektričnega pomnilnika na osnovi hafnija še vedno težave, kot so nezadostna zanesljivost enote, pomanjkanje zasnove čipa s popolnim perifernim vezjem in nadaljnje preverjanje zmogljivosti na ravni čipa, kar omejuje njegovo uporabo v eNVM.
Skupina akademika Liu Minga z Inštituta za mikroelektroniko je z namenom reševanja izzivov, s katerimi se sooča vgrajeni feroelektrični pomnilnik na osnovi hafnija, prvič na svetu zasnovala in izvedla testni čip FeRAM velikosti megab, ki temelji na obsežni integracijski platformi. feroelektričnega pomnilnika na osnovi hafnija, združljivega s CMOS, in uspešno dokončal obsežno integracijo feroelektričnega kondenzatorja HZO v 130nm CMOS procesu.Predlagano je vezje zapisovalnega pogona s pomočjo ECC za zaznavanje temperature in občutljivo ojačevalno vezje za samodejno odpravo odmika, dosežena pa sta vzdržljivost 1012 ciklov in čas pisanja 7 ns ter čas branja 5 ns, kar sta najboljši ravni, o kateri so poročali do zdaj.
Dokument »9-Mb HZO-based Embedded FeRAM with 1012-Cycle Endurance and 5/7ns Read/Write using ECC-Assisted Data Refresh« temelji na rezultatih in Offset-Canceled Sense Amplifier »je bil izbran v ISSCC 2023, in čip je bil izbran v predstavitveni seji ISSCC za prikaz na konferenci.Yang Jianguo je prvi avtor prispevka, Liu Ming pa ustrezni avtor.
Povezano delo podpirajo Nacionalna naravoslovna fundacija Kitajske, Nacionalni ključni raziskovalni in razvojni program Ministrstva za znanost in tehnologijo ter pilotni projekt B-razreda Kitajske akademije znanosti.
(Fotografija 9Mb čipa FeRAM na osnovi hafnija in testa zmogljivosti čipa)
Čas objave: 15. aprila 2023