Новы тып сегнетаэлектрычнага чыпа памяці на аснове гафнія, распрацаваны і спраектаваны акадэмікам Інстытута мікраэлектронікі Лю Мінам, быў прадстаўлены на Міжнароднай канферэнцыі IEEE па цвёрдацельных схемах (ISSCC) у 2023 годзе, што з'яўляецца найвышэйшым узроўнем распрацоўкі інтэгральных схем.
Высокапрадукцыйная ўбудаваная энерганезалежная памяць (eNVM) карыстаецца вялікім попытам для мікрасхем SOC у бытавой электроніцы, аўтаномных транспартных сродках, прамысловым кіраванні і перыферыйных прыладах для Інтэрнэту рэчаў. Сегнетаэлектрычная памяць (FeRAM) мае такія перавагі, як высокая надзейнасць, звышнізкае энергаспажыванне і высокая хуткасць. Яна шырока выкарыстоўваецца для запісу вялікіх аб'ёмаў дадзеных у рэжыме рэальнага часу, частага чытання і запісу дадзеных, нізкага энергаспажывання і ўбудаваных прадуктаў SoC/SiP. Сегнетаэлектрычная памяць на аснове матэрыялу PZT дасягнула масавага вытворчасці, але яе матэрыял несумяшчальны з тэхналогіяй CMOS і яго цяжка сціскаць, што прыводзіць да сур'ёзнай перашкоды працэсу распрацоўкі традыцыйнай сегнетаэлектрычнай памяці, а інтэграцыя ўбудаваных прылад патрабуе асобнай вытворчай лініі, што цяжка папулярызаваць у вялікіх маштабах. Мініяцюрнасць новай сегнетаэлектрычнай памяці на аснове гафнія і яе сумяшчальнасць з тэхналогіяй CMOS робяць яе цэнтрам даследаванняў, які выклікае агульную заклапочанасць у акадэмічных колах і прамысловасці. Сегнетаэлектрычная памяць на аснове гафнія разглядаецца як важны напрамак развіцця наступнага пакалення новай памяці. У цяперашні час даследаванні сегнетаэлектрычнай памяці на аснове гафнія ўсё яшчэ маюць такія праблемы, як недастатковая надзейнасць блока, адсутнасць распрацоўкі мікрасхем з поўнай перыферыйнай схемай і дадатковая праверка прадукцыйнасці на ўзроўні мікрасхем, што абмяжоўвае яе прымяненне ў eNVM.
З мэтай вырашэння праблем, з якімі сутыкаецца ўбудаваная сегнетаэлектрычная памяць на аснове гафнія, каманда акадэміка Лю Мінга з Інстытута мікраэлектронікі ўпершыню ў свеце распрацавала і рэалізавала тэставы чып FeRAM мегабайтнай велічыні на аснове маштабнай інтэграцыйнай платформы сегнетаэлектрычнай памяці на аснове гафнія, сумяшчальнай з CMOS, і паспяхова завяршыла маштабную інтэграцыю сегнетаэлектрычнага кандэнсатара HZO ў 130-нм CMOS-працэс. Прапанавана схема кіравання запісам з дапамогай ECC для вымярэння тэмпературы і адчувальная схема ўзмацняльніка для аўтаматычнага ліквідацыі зрушэння, а таксама дасягнуты тэрмін службы 1012 цыклаў і час запісу 7 нс і чытання 5 нс, што з'яўляецца найлепшымі паказчыкамі на сённяшні дзень.
Артыкул «Убудаваная FeRAM на базе HZO ёмістасцю 9 Мбіт/с з тэрмінам службы 1012 цыклаў і часам чытання/запісу 5/7 нс з выкарыстаннем абнаўлення дадзеных з дапамогай ECC» заснаваны на выніках, а ўзмацняльнік сэнсу з кампенсацыяй зрушэння быў абраны на ISSCC 2023, а сам чып быў абраны на дэманстрацыйнай сесіі ISSCC для прэзентацыі на канферэнцыі. Ян Цзяньго з'яўляецца першым аўтарам артыкула, а Лю Мін — аўтарам-карэспандэнтам.
Звязаная праца падтрымліваецца Нацыянальным фондам прыродазнаўчых навук Кітая, Нацыянальнай ключавай праграмай даследаванняў і распрацовак Міністэрства навукі і тэхналогій, а таксама пілотным праектам класа B Кітайскай акадэміі навук.
(Фота чыпа FeRAM на аснове гафнія ёмістасцю 9 Мбіт і тэст прадукцыйнасці чыпа)
Час публікацыі: 15 красавіка 2023 г.
