Нови тип фероелектричног меморијског чипа на бази хафнијума, који је развио и дизајнирао Лиу Минг, академик Института за микроелектронику, представљен је на IEEE Међународној конференцији о чврстим колима (ISSCC) 2023. године, што је највиши ниво дизајна интегрисаних кола.
Високоперформансна уграђена неиспарљива меморија (eNVM) је веома тражена за SOC чипове у потрошачкој електроници, аутономним возилима, индустријској контроли и уређајима на рубу мреже за Интернет ствари. Фероелектрична меморија (FeRAM) има предности високе поузданости, ултра-ниске потрошње енергије и велике брзине. Широко се користи за снимање великих количина података у реалном времену, често читање и писање података, ниску потрошњу енергије и уграђене SoC/SiP производе. Фероелектрична меморија заснована на PZT материјалу достигла је масовну производњу, али њен материјал је некомпатибилан са CMOS технологијом и тешко се смањује, што доводи до тога да је процес развоја традиционалне фероелектричне меморије озбиљно отежан, а интеграција уграђених меморија захтева посебну подршку производне линије, што је тешко популаризовати у великим размерама. Минијатурност нове фероелектричне меморије на бази хафнијума и њена компатибилност са CMOS технологијом чине је истраживачком жариштем од заједничког интереса у академским круговима и индустрији. Фероелектрична меморија на бази хафнијума се сматра важним правцем развоја следеће генерације нове меморије. Тренутно, истраживање фероелектричних меморија на бази хафнијума и даље има проблеме као што су недовољна поузданост јединице, недостатак дизајна чипа са комплетним периферним колима и даља верификација перформанси на нивоу чипа, што ограничава његову примену у eNVM.
Циљајући на изазове са којима се суочава уграђена фероелектрична меморија на бази хафнијума, тим академика Лиу Минга из Института за микроелектронику је први пут у свету пројектовао и имплементирао FeRAM тест чип мегабајтне величине заснован на платформи за интеграцију великих размера фероелектричне меморије на бази хафнијума компатибилне са CMOS-ом, и успешно завршио интеграцију HZO фероелектричног кондензатора великих размера у 130nm CMOS процесу. Предложено је коло за писање потпомогнуто ECC-ом за мерење температуре и осетљиво коло појачала за аутоматско елиминисање помака, а постигнута је издржљивост од 1012 циклуса и време писања од 7ns и време читања од 5ns, што су до сада најбољи нивои пријављени.
Рад „Уграђена FeRAM меморија од 9 Mb HZO са издржљивошћу од 1012 циклуса и временом читања/писања од 5/7 ns коришћењем ECC-помогнутог освежавања података“ заснован је на резултатима и „појачавач сенса са поништавањем офсета“ је изабран на ISSCC 2023, а чип је изабран на ISSCC демо сесији да буде приказан на конференцији. Јанг Ђијангуо је први аутор рада, а Лиу Минг је кореспондентни аутор.
Сродни рад је подржан од стране Националне фондације за природне науке Кине, Националног кључног програма за истраживање и развој Министарства науке и технологије и Пилот пројекта Б-класе Кинеске академије наука.
(Фотографија чипа FeRAM од 9Mb на бази хафнијума и тест перформанси чипа)
Време објаве: 15. април 2023.
