Isang bagong uri ng hafnium-based na ferroelectric memory chip na binuo at idinisenyo ni Liu Ming, Academician ng Institute of Microelectronics, ay iniharap sa IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) noong 2023, ang pinakamataas na antas ng integrated circuit design.
Ang high-performance embedded non-volatile memory (eNVM) ay mataas ang demand para sa SOC chips sa consumer electronics, autonomous na sasakyan, pang-industriya na kontrol at edge na device para sa Internet of Things.Ang Ferroelectric memory (FeRAM) ay may mga pakinabang ng mataas na pagiging maaasahan, napakababang paggamit ng kuryente, at mataas na bilis.Ito ay malawakang ginagamit sa malalaking halaga ng pag-record ng data sa real time, madalas na pagbabasa at pagsusulat ng data, mababang paggamit ng kuryente at mga naka-embed na produkto ng SoC/SiP.Ang memorya ng ferroelectric batay sa materyal na PZT ay nakamit ang mass production, ngunit ang materyal nito ay hindi tugma sa teknolohiya ng CMOS at mahirap pag-urong, na humahantong sa proseso ng pag-unlad ng tradisyonal na ferroelectric memory ay seryosong nahahadlangan, at ang naka-embed na pagsasama ay nangangailangan ng isang hiwalay na suporta sa linya ng produksyon, mahirap i-popularize sa malaking proporsyon.Ang miniaturability ng bagong hafnium-based na ferroelectric memory at ang pagiging tugma nito sa teknolohiya ng CMOS ay ginagawa itong isang research hotspot na karaniwang pinag-aalala sa akademya at industriya.Ang memorya ng ferroelectric na nakabatay sa Hafnium ay itinuturing na isang mahalagang direksyon ng pag-unlad ng susunod na henerasyon ng bagong memorya.Sa kasalukuyan, ang pananaliksik ng hafnium-based ferroelectric memory ay mayroon pa ring mga problema tulad ng hindi sapat na unit reliability, kakulangan ng disenyo ng chip na may kumpletong peripheral circuit, at karagdagang pag-verify ng pagganap ng antas ng chip, na naglilimita sa aplikasyon nito sa eNVM.
Naglalayon sa mga hamon na kinakaharap ng naka-embed na hafnium-based na ferroelectric memory, ang koponan ng Academician na si Liu Ming mula sa Institute of Microelectronics ay nagdisenyo at nagpatupad ng megab-magnitude na FeRAM test chip sa unang pagkakataon sa mundo batay sa malakihang integration platform ng hafnium-based na ferroelectric memory na katugma sa CMOS, at matagumpay na nakumpleto ang malakihang pagsasama ng HZO ferroelectric capacitor sa 130nm CMOS na proseso.Ang ECC-assisted write drive circuit para sa temperature sensing at isang sensitive amplifier circuit para sa awtomatikong offset elimination ay iminungkahi, at 1012 cycle durability at 7ns write at 5ns read time ay nakakamit, na kung saan ay ang pinakamahusay na mga antas na iniulat sa ngayon.
Ang papel na "A 9-Mb HZO-based Embedded FeRAM na may 1012-Cycle Endurance at 5/7ns Read/Write gamit ang ECC-Assisted Data Refresh" ay batay sa mga resulta at Offset-Canceled Sense Amplifier "ay napili sa ISSCC 2023, at ang chip ay pinili sa ISSCC Demo Session na ipapakita sa conference.Si Yang Jianguo ang unang may-akda ng papel, at si Liu Ming ang kaukulang may-akda.
Ang kaugnay na gawain ay sinusuportahan ng National Natural Science Foundation ng China, ang National Key Research and Development Program ng Ministry of Science and Technology, at ang B-Class Pilot Project ng Chinese Academy of Sciences.
(Larawan ng 9Mb Hafnium-based na FeRAM chip at pagsubok sa pagganap ng chip)
Oras ng post: Abr-15-2023