Nový typ feroelektrického paměťového čipu na bázi hafnia vyvinutý a navržený Liu Mingem, akademikem z Ústavu mikroelektroniky, byl v roce 2023 představen na mezinárodní konferenci IEEE Solid-State Circuits Conference (ISSCC), což je nejvyšší úroveň designu integrovaných obvodů.
Vysoce výkonná vestavěná energeticky nezávislá paměť (eNVM) je velmi žádaná pro čipy SOC ve spotřební elektronice, autonomních vozidlech, průmyslovém řízení a okrajových zařízeních pro internet věcí.Feroelektrická paměť (FeRAM) má výhody vysoké spolehlivosti, ultra nízké spotřeby energie a vysoké rychlosti.Je široce používán při nahrávání velkého množství dat v reálném čase, častém čtení a zápisu dat, nízké spotřebě energie a vestavěných SoC/SiP produktech.Feroelektrická paměť založená na materiálu PZT dosáhla masové výroby, ale její materiál je nekompatibilní s technologií CMOS a obtížně se zmenšuje, což vede k tomu, že vývojový proces tradiční feroelektrické paměti je vážně omezován a integrovaná integrace vyžaduje samostatnou podporu výrobní linky, kterou je obtížné popularizovat ve velkém měřítku.Miniaturabilita nové feroelektrické paměti na bázi hafnia a její kompatibilita s technologií CMOS z ní činí výzkumný hotspot společného zájmu v akademické sféře i průmyslu.Feroelektrická paměť na bázi hafnia byla považována za důležitý směr vývoje nové generace nové paměti.V současné době má výzkum feroelektrických pamětí na bázi hafnia stále problémy, jako je nedostatečná spolehlivost jednotky, chybějící návrh čipu s kompletním periferním obvodem a další ověřování výkonu na úrovni čipu, což omezuje jeho použití v eNVM.
Tým akademika Liu Minga z Institutu mikroelektroniky, zaměřený na výzvy, kterým čelí vestavěná feroelektrická paměť na bázi hafnia, navrhl a poprvé na světě implementoval testovací čip FeRAM o megabig velikosti založený na rozsáhlé integrační platformě. feroelektrické paměti na bázi hafnia kompatibilní s CMOS a úspěšně dokončila rozsáhlou integraci feroelektrického kondenzátoru HZO do 130nm CMOS procesu.Jsou navrženy budicí obvody pro zápis s podporou ECC pro snímání teploty a citlivý zesilovací obvod pro automatickou eliminaci offsetu a je dosaženo trvanlivosti 1012 cyklů a doby zápisu 7ns a čtení 5ns, což jsou dosud nejlepší hodnoty.
Článek „Vložený FeRAM na bázi 9-Mb HZO s výdrží 1012 cyklů a čtením/zápisem 5/7ns pomocí obnovování dat pomocí ECC“ je založen na výsledcích a Offset-Canceled Sense Amplifier „byl vybrán v ISSCC 2023 a čip byl vybrán v ISSCC Demo Session k vystavení na konferenci.Yang Jianguo je prvním autorem článku a Liu Ming je odpovídajícím autorem.
Související práci podporuje Čínská národní přírodní vědecká nadace, Národní klíčový výzkumný a vývojový program Ministerstva vědy a technologie a pilotní projekt třídy B Čínské akademie věd.
(Fotografie 9Mb čipu FeRAM založeného na Hafniu a testu výkonu čipu)
Čas odeslání: 15. dubna 2023