ชิปหน่วยความจำเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ใช้แฮฟเนี่ยมชนิดใหม่ที่พัฒนาและออกแบบโดย Liu Ming นักวิชาการของ Institute of Microelectronics ได้ถูกนำเสนอในการประชุม IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) ในปี 2566 ซึ่งเป็นระดับสูงสุดของการออกแบบวงจรรวม
หน่วยความจำแบบฝังตัวแบบไม่ลบเลือน (eNVM) ประสิทธิภาพสูงเป็นที่ต้องการสูงสำหรับชิป SOC ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ยานพาหนะอัตโนมัติ การควบคุมทางอุตสาหกรรม และอุปกรณ์ Edge สำหรับ Internet of Thingsหน่วยความจำเฟอร์โรอิเล็กทริก (FeRAM) มีข้อดีของความน่าเชื่อถือสูง การใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษ และความเร็วสูงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบันทึกข้อมูลจำนวนมากแบบเรียลไทม์ การอ่านและเขียนข้อมูลบ่อยครั้ง การใช้พลังงานต่ำ และผลิตภัณฑ์ SoC/SiP แบบฝังหน่วยความจำเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ใช้วัสดุ PZT ประสบความสำเร็จในการผลิตจำนวนมาก แต่วัสดุไม่เข้ากันกับเทคโนโลยี CMOS และยากที่จะหดตัว ส่งผลให้กระบวนการพัฒนาหน่วยความจำเฟอร์โรอิเล็กทริกแบบดั้งเดิมถูกขัดขวางอย่างมาก และการผสานรวมแบบฝังต้องการการสนับสนุนสายการผลิตแยกต่างหาก ยากที่จะทำให้เป็นที่นิยม ในขนาดใหญ่ความสามารถในการย่อขนาดได้ของหน่วยความจำเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ใช้ฮาฟเนี่ยมใหม่และความเข้ากันได้กับเทคโนโลยี CMOS ทำให้เป็นฮอตสปอตการวิจัยที่มีความกังวลร่วมกันในแวดวงวิชาการและอุตสาหกรรมหน่วยความจำเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ใช้ Hafnium ถือเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญของหน่วยความจำรุ่นใหม่รุ่นต่อไปในปัจจุบัน การวิจัยหน่วยความจำเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ใช้ฮาฟเนี่ยมยังคงมีปัญหา เช่น ความน่าเชื่อถือของหน่วยไม่เพียงพอ ขาดการออกแบบชิปที่มีวงจรต่อพ่วงที่สมบูรณ์ และการตรวจสอบเพิ่มเติมเกี่ยวกับประสิทธิภาพระดับชิป ซึ่งจำกัดการใช้งานใน eNVM
ทีมงานของนักวิชาการ Liu Ming จาก Institute of Microelectronics ได้ออกแบบและใช้งานชิปทดสอบ FeRAM ขนาดเมกะไบต์เป็นครั้งแรกในโลก โดยมุ่งเป้าไปที่ความท้าทายที่เผชิญโดยหน่วยความจำเฟอโรอิเล็กทริกแบบฝังฐานแฮฟเนี่ยม ของหน่วยความจำเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ใช้ฮาฟเนียมซึ่งเข้ากันได้กับ CMOS และประสบความสำเร็จในการรวมตัวเก็บประจุเฟอร์โรอิเล็กทริก HZO ขนาดใหญ่ในกระบวนการ CMOS 130 นาโนเมตรได้สำเร็จมีการนำเสนอวงจรไดรฟ์การเขียนที่ช่วย ECC สำหรับการตรวจจับอุณหภูมิและวงจรแอมพลิฟายเออร์ที่ละเอียดอ่อนสำหรับการกำจัดการชดเชยโดยอัตโนมัติ และบรรลุความทนทานของวงจร 1,012 รอบและเวลาในการเขียน 7ns และเวลาอ่าน 5ns ซึ่งเป็นระดับที่ดีที่สุดที่รายงานไว้
กระดาษ "A 9-Mb HZO-based Embedded FeRAM with 1012-Cycle Endurance and 5/7ns Read/Write using ECC-Assisted Data Refresh" is based on the results and Offset-Cancelled Sense Amplifier "ได้รับเลือกใน ISSCC 2023 และ ชิปดังกล่าวได้รับเลือกใน ISSCC Demo Session เพื่อจัดแสดงในการประชุมYang Jianguo เป็นผู้เขียนคนแรกของบทความ และ Liu Ming เป็นผู้เขียนที่เกี่ยวข้อง
งานที่เกี่ยวข้องได้รับการสนับสนุนโดย National Natural Science Foundation of China, National Key Research and Development Program ของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และ B-Class Pilot Project ของ Chinese Academy of Sciences
(ภาพถ่ายของชิป FeRAM ที่ใช้ Hafnium ขนาด 9Mb และการทดสอบประสิทธิภาพของชิป)
เวลาโพสต์: เมษายน-15-2023