Новый тип сегнетоэлектрической микросхемы памяти на основе гафния, разработанный и спроектированный Лю Мином, академиком Института микроэлектроники, был представлен на Международной конференции IEEE по твердотельным схемам (ISSCC) в 2023 году, на самом высоком уровне проектирования интегральных схем.
Высокопроизводительная встроенная энергонезависимая память (eNVM) пользуется большим спросом для чипов SOC в бытовой электронике, автономных транспортных средствах, промышленном управлении и периферийных устройствах для Интернета вещей.Сегнетоэлектрическая память (FeRAM) обладает такими преимуществами, как высокая надежность, сверхнизкое энергопотребление и высокая скорость.Он широко используется для записи больших объемов данных в режиме реального времени, частого чтения и записи данных, низкого энергопотребления и встроенных продуктов SoC/SiP.Ферроэлектрическая память на основе материала PZT достигла массового производства, но ее материал несовместим с технологией CMOS и его трудно уменьшить, что приводит к серьезному затруднению процесса разработки традиционной ферроэлектрической памяти, а встроенная интеграция требует поддержки отдельной производственной линии, что трудно популяризировать в больших масштабах.Миниатюрность новой ферроэлектрической памяти на основе гафния и ее совместимость с КМОП-технологией делают ее объектом исследований, вызывающим всеобщую озабоченность в научных кругах и промышленности.Сегнетоэлектрическая память на основе гафния считается важным направлением развития нового поколения памяти.В настоящее время исследования ферроэлектрической памяти на основе гафния все еще имеют такие проблемы, как недостаточная надежность блока, отсутствие конструкции микросхемы с полной периферийной схемой и дальнейшая проверка производительности на уровне микросхемы, что ограничивает ее применение в eNVM.
Стремясь решить проблемы, с которыми сталкивается встроенная ферроэлектрическая память на основе гафния, команда академика Лю Мина из Института микроэлектроники впервые в мире разработала и внедрила тестовый чип FeRAM мегабайтной величины на основе крупномасштабной интеграционной платформы. сегнетоэлектрической памяти на основе гафния, совместимой с КМОП, и успешно завершила крупномасштабную интеграцию сегнетоэлектрического конденсатора HZO в 130-нм процесс КМОП.Предлагаются схема управления записью с поддержкой ECC для измерения температуры и схема чувствительного усилителя для автоматического устранения смещения, а также достигается долговечность 1012 циклов и время записи 7 нс и время чтения 5 нс, которые являются лучшими уровнями, о которых сообщалось до сих пор.
Документ «Встроенная память FeRAM на основе HZO 9 МБ с ресурсом 1012 циклов и скоростью чтения/записи 5/7 нс с использованием обновления данных с помощью ECC» основан на результатах, а усилитель считывания со смещением и компенсацией «был выбран на ISSCC 2023, и чип был выбран на демонстрационной сессии ISSCC для демонстрации на конференции.Ян Цзяньго является первым автором статьи, а Лю Мин — соответствующим автором.
Связанная с этим работа поддерживается Национальным фондом естественных наук Китая, Национальной ключевой программой исследований и разработок Министерства науки и технологий и пилотным проектом класса B Китайской академии наук.
(Фото чипа FeRAM на основе гафния 9 Мб и тест производительности чипа)
Время публикации: 15 апреля 2023 г.