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 je najviša razina dizajna integriranih krugova.
Visokoučinkovita ugrađena nehlapljiva memorija (eNVM) vrlo je 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 stvarnom vremenu, često čitanje i pisanje podataka, nisku potrošnju energije i ugrađene SoC/SiP proizvode. Feroelektrična memorija temeljena na PZT materijalu postigla je masovnu proizvodnju, ali njezin materijal nije kompatibilan s CMOS tehnologijom i teško se smanjuje, što dovodi do toga da je proces razvoja tradicionalne feroelektrične memorije ozbiljno otežan, a ugrađena integracija zahtijeva zasebnu podršku proizvodne linije, što je teško popularizirati u velikim razmjerima. Minijaturnost nove feroelektrične memorije na bazi hafnija i njezina kompatibilnost s CMOS tehnologijom čine je istraživačkom žarišnom točkom od zajedničkog interesa u akademskoj zajednici i industriji. Feroelektrična memorija na bazi hafnija smatra se važnim smjerom razvoja sljedeće generacije nove memorije. Trenutno, istraživanje feroelektričnih memorija na bazi hafnija još uvijek ima problema kao što su nedovoljna pouzdanost jedinice, nedostatak dizajna čipa s potpunim perifernim krugom i daljnja provjera performansi na razini 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 je put u svijetu dizajnirao i implementirao megabajtni FeRAM testni čip temeljen na platformi za integraciju velikih razmjera feroelektrične memorije na bazi hafnija kompatibilne s CMOS-om te uspješno dovršio integraciju velikih razmjera HZO feroelektričnog kondenzatora u 130nm CMOS procesu. Predloženi su ECC-potpomognuti sklop za zapisivanje za mjerenje temperature i osjetljivi sklop pojačala za automatsko uklanjanje pomaka, a postignuta je trajnost od 1012 ciklusa i vrijeme zapisivanja od 7ns i čitanja od 5ns, što su do sada najbolje zabilježene razine.
Rad „Ugrađena FeRAM memorija od 9 Mb HZO s izdržljivošću od 1012 ciklusa i 5/7 ns čitanja/pisanja korištenjem ECC-potpomognutog osvježavanja podataka“ temelji se na rezultatima, a pojačalo osjetljivosti s poništavanjem odstupanja odabrano je na ISSCC-u 2023, a čip je odabran na ISSCC Demo sesiji za prikaz na konferenciji. Yang Jianguo je prvi autor rada, a Liu Ming je dopisni autor.
Povezani rad podržavaju Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine, Nacionalni ključni program istraživanja i razvoja Ministarstva znanosti i tehnologije te pilotni projekt B-klase Kineske akademije znanosti.
(Fotografija 9Mb FeRAM čipa na bazi hafnija i test performansi čipa)
Vrijeme objave: 15. travnja 2023.
