Egy új típusú, hafnium alapú ferroelektromos memóriachipet mutattak be a 2023-as IEEE Nemzetközi Szilárdtest Áramköri Konferencián (ISSCC), amely az integrált áramkör-tervezés legmagasabb szintje.
A nagy teljesítményű beágyazott nem felejtő memória (eNVM) iránt nagy a kereslet a szórakoztatóelektronikai, önvezető járművek, ipari vezérlők és a dolgok internetének peremhálózati eszközei SOC chipjeiben. A ferroelektromos memória (FeRAM) előnyei a nagy megbízhatóság, az ultra alacsony energiafogyasztás és a nagy sebesség. Széles körben használják nagy mennyiségű adat valós idejű rögzítésére, gyakori adatolvasásra és -írásra, alacsony energiafogyasztásra és beágyazott SoC/SiP termékekre. A PZT anyagon alapuló ferroelektromos memória elérte a tömeggyártást, de anyaga nem kompatibilis a CMOS technológiával és nehezen zsugorítható, ami a hagyományos ferroelektromos memóriák fejlesztési folyamatát komolyan akadályozza, és a beágyazott integráció külön gyártósori támogatást igényel, így nehéz nagymértékben elterjeszteni. Az új hafnium alapú ferroelektromos memória miniatűrhetősége és a CMOS technológiával való kompatibilitása miatt az akadémiai és az ipari kutatások egyik fő témája. A hafnium alapú ferroelektromos memóriát a következő generációs memória fontos fejlesztési irányának tekintik. A hafnium alapú ferroelektromos memória kutatása jelenleg olyan problémákkal küzd, mint az elégtelen egységmegbízhatóság, a teljes perifériás áramkörrel rendelkező chiptervezés hiánya, valamint a chip szintű teljesítmény további ellenőrzése, ami korlátozza az eNVM-ben való alkalmazását.
A beágyazott hafnium alapú ferroelektromos memóriák előtt álló kihívásokra válaszul Liu Ming akadémikus, a Mikroelektronikai Intézet munkatársai a világon elsőként tervezték és valósították meg a megab-nagyságrendű FeRAM tesztchipet, amely a CMOS-kompatibilis hafnium alapú ferroelektromos memória nagyléptékű integrációs platformjára épül, és sikeresen megvalósították a HZO ferroelektromos kondenzátor nagyléptékű integrációját 130 nm-es CMOS eljárással. Javasoltak egy ECC-vel támogatott írásvezérlő áramkört a hőmérséklet-érzékeléshez és egy érzékeny erősítő áramkört az automatikus ofszet-kiküszöböléshez, és 1012 ciklus tartósságot, valamint 7 ns írási és 5 ns olvasási időt értek el, amelyek az eddig jelentett legjobb szintek.
A „9 Mb-os HZO-alapú beágyazott FeRAM 1012 ciklusos élettartammal és 5/7 ns olvasási/írási sebességgel ECC-támogatású adatfrissítéssel” című tanulmány az eredményeken alapul, és az „Offset-Canceled Sense Amplifier”-t választották ki az ISSCC 2023 konferenciáján, a chipet pedig az ISSCC bemutató szekciójában választották ki a konferencián való bemutatásra. Yang Jianguo a tanulmány első szerzője, Liu Ming pedig a levelező szerző.
A kapcsolódó munkát a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány, a Tudományos és Technológiai Minisztérium Nemzeti Kulcsfontosságú Kutatási és Fejlesztési Programja, valamint a Kínai Tudományos Akadémia B-osztályú kísérleti projektje támogatja.
(9 MB-os hafnium alapú FeRAM chip és chip teljesítményteszt fotója)
Közzététel ideje: 2023. április 15.
