Mikroelektroonika Instituudi akadeemiku Liu Mingi väljatöötatud ja disainitud uut tüüpi hafniumipõhine ferroelektriline mälukiip esitleti 2023. aastal toimuval IEEE rahvusvahelisel tahkisahelate konverentsil (ISSCC), mis on integraallülituste disaini kõrgeim tase.
Suure jõudlusega manustatud püsimälu (eNVM) järele on suur nõudlus SOC-kiipide järele tarbeelektroonikas, autonoomsetes sõidukites, tööstusjuhtimises ja asjade interneti servaseadmetes. Ferroelektrilisel mälul (FeRAM) on eelised kõrge töökindlus, ülimadal energiatarve ja suur kiirus. Seda kasutatakse laialdaselt suurte andmemahtude reaalajas salvestamiseks, sagedaseks andmete lugemiseks ja kirjutamiseks, väikese energiatarbega ja manustatud SoC/SiP toodetes. PZT-materjalil põhinev ferroelektriline mälu on saavutanud masstootmise, kuid selle materjal ei ühildu CMOS-tehnoloogiaga ja seda on raske kahandada, mis on traditsioonilise ferroelektrilise mälu arendusprotsessi tõsiselt takistanud ning manustatud integreerimine vajab eraldi tootmisliini tuge, mida on raske laialdaselt levitada. Uue hafniumipõhise ferroelektrilise mälu miniatuursus ja ühilduvus CMOS-tehnoloogiaga muudavad selle akadeemilistes ringkondades ja tööstuses ühiseks uurimisvaldkonnaks. Hafniumipõhist ferroelektrilist mälu on peetud järgmise põlvkonna uue mälu oluliseks arengusuunaks. Praegu on hafniumil põhineva ferroelektrilise mälu uurimisel endiselt probleeme, nagu ebapiisav seadme töökindlus, täieliku perifeerse vooluringiga kiibi disaini puudumine ja kiibi tasemel jõudluse edasine kontrollimine, mis piirab selle rakendamist eNVM-is.
Hafniumil põhineva ferroelektrilise mäluga seotud väljakutsete lahendamiseks on akadeemiku Liu Mingi meeskond Mikroelektroonika Instituudist esmakordselt maailmas kavandanud ja rakendanud megabaadündituudist FeRAM-testkiibi, mis põhineb CMOS-ühilduva hafniumil põhineva ferroelektrilise mälu laiaulatuslikul integratsiooniplatvormil, ning edukalt lõpule viinud HZO ferroelektrilise kondensaatori laiaulatusliku integreerimise 130 nm CMOS-protsessi. Pakutakse välja ECC-abiga kirjutamisahel temperatuuri tuvastamiseks ja tundlik võimendiahel automaatseks nihke kõrvaldamiseks, saavutades 1012 tsükli vastupidavuse ja 7 ns kirjutamis- ja 5 ns lugemisaja, mis on seni parimad teatatud tasemed.
Artikkel „9 MB HZO-põhine manustatud FeRAM 1012-tsüklilise vastupidavuse ja 5/7 ns lugemis-/kirjutamiskiirusega ECC-abiga andmete värskendamise abil“ põhineb tulemustel ning ISSCC 2023 konverentsil valiti välja nihkega tühistatud sensorvõimendi ning kiip valiti ISSCC demosessioonil konverentsil esitlemiseks. Artikli esimene autor on Yang Jianguo ja vastav autor on Liu Ming.
Seotud tööd toetavad Hiina Riiklik Loodusteaduste Fond, teadus- ja tehnoloogiaministeeriumi riiklik võtmeuuringute ja -arenduse programm ning Hiina Teaduste Akadeemia B-klassi pilootprojekt.
(9 MB hafniumil põhineva FeRAM-kiibi ja kiibi jõudlustesti foto)
Postituse aeg: 15. aprill 2023
