تم تقديم نوع جديد من شرائح الذاكرة الفيروكهربائية القائمة على الهافنيوم التي طورها وصممها ليو مينج ، الأكاديمي في معهد الإلكترونيات الدقيقة ، في مؤتمر IEEE الدولي لدوائر الحالة الصلبة (ISSCC) في عام 2023 ، وهو أعلى مستوى من تصميم الدوائر المتكاملة.
هناك طلب كبير على الذاكرة غير المتطايرة المدمجة عالية الأداء (eNVM) على رقائق SOC في الإلكترونيات الاستهلاكية ، والمركبات ذاتية القيادة ، والتحكم الصناعي والأجهزة المتطورة لإنترنت الأشياء.تتميز الذاكرة الكهرومائية (FeRAM) بمزايا الموثوقية العالية ، واستهلاك الطاقة المنخفض للغاية ، والسرعة العالية.يستخدم على نطاق واسع في كميات كبيرة من تسجيل البيانات في الوقت الفعلي ، وقراءة البيانات وكتابتها بشكل متكرر ، واستهلاك منخفض للطاقة ومنتجات SoC / SiP المدمجة.حققت الذاكرة الكهرومائية القائمة على مادة PZT إنتاجًا ضخمًا ، ولكن مادتها لا تتوافق مع تقنية CMOS ويصعب تقليصها ، مما يؤدي إلى إعاقة عملية تطوير الذاكرة الكهرومائية التقليدية بشكل خطير ، ويحتاج التكامل المدمج إلى دعم خط إنتاج منفصل ، ويصعب تعميمه على نطاق واسع.إن قابلية تصغير الذاكرة الكهربائية الحديدية الجديدة المستندة إلى الهافنيوم وتوافقها مع تقنية CMOS تجعلها نقطة بحث ساخنة ذات اهتمام مشترك في الأوساط الأكاديمية والصناعية.تعتبر الذاكرة الفيروكهربائية القائمة على الهافنيوم اتجاهًا هامًا لتطوير الجيل القادم من الذاكرة الجديدة.في الوقت الحالي ، لا يزال البحث عن الذاكرة الكهرومائية المستندة إلى الهافنيوم يعاني من مشاكل مثل عدم كفاية موثوقية الوحدة ، ونقص تصميم الرقاقة مع الدائرة الطرفية الكاملة ، والتحقق الإضافي من أداء مستوى الرقاقة ، مما يحد من تطبيقها في eNVM.
بهدف مواجهة التحديات التي تواجهها الذاكرة الفيروكهربائية المضمنة بالهافنيوم ، قام فريق الأكاديمي ليو مينغ من معهد الإلكترونيات الدقيقة بتصميم وتنفيذ شريحة اختبار FeRAM ذات الحجم الكبير لأول مرة في العالم بناءً على منصة التكامل واسعة النطاق من الذاكرة الفيروكهربائية المستندة إلى الهافنيوم المتوافقة مع CMOS ، وأكملت بنجاح التكامل على نطاق واسع لمكثف HZO ferroelectric في عملية CMOS 130 نانومتر.تم اقتراح دائرة محرك كتابة بمساعدة ECC لاستشعار درجة الحرارة ودائرة مضخم حساسة للتخلص من الإزاحة التلقائية ، ويتم تحقيق متانة دورة 1012 و 7ns للكتابة و 5 ثوانٍ من وقت القراءة ، وهي أفضل المستويات التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن.
تستند الورقة "A 9-Mb HZO-based Embedded FeRAM with 1012-Cycle Endurance and 5 / 7ns Read / Write باستخدام ECC-Assisted Data Refresh" على النتائج وتم اختيار مضخم استشعار Offset-Canceled Sense في ISSCC 2023 ، و تم اختيار الشريحة في جلسة ISSCC التجريبية ليتم عرضها في المؤتمر.يانغ جيان قوه هو المؤلف الأول للورقة ، وليو مينغ هو المؤلف المقابل.
يتم دعم العمل ذي الصلة من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ، والبرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي التابع لوزارة العلوم والتكنولوجيا ، والمشروع التجريبي للفئة B التابع للأكاديمية الصينية للعلوم.
(صورة لشريحة FeRAM القائمة على الهافنيوم 9 ميجابايت واختبار أداء الرقاقة)
الوقت ما بعد: 15 أبريل - 2023