סוג חדש של שבב זיכרון פרו-אלקטרי מבוסס הפניום שפותח ועוצב על ידי ליו מינג, אקדמאי של המכון למיקרו-אלקטרוניקה, הוצג בוועידת IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) בשנת 2023, הרמה הגבוהה ביותר של תכנון מעגלים משולבים.
זיכרון משובץ לא נדיף בעל ביצועים גבוהים (eNVM) מבוקש מאוד עבור שבבי SOC במוצרי אלקטרוניקה, רכבים אוטונומיים, בקרה תעשייתית והתקני קצה עבור האינטרנט של הדברים.לזיכרון פרו-אלקטרי (FeRAM) יש את היתרונות של אמינות גבוהה, צריכת חשמל נמוכה במיוחד ומהירות גבוהה.הוא נמצא בשימוש נרחב בכמויות גדולות של הקלטת נתונים בזמן אמת, קריאה וכתיבה תכופה של נתונים, צריכת חשמל נמוכה ומוצרי SoC/SiP משובצים.זיכרון פרו-אלקטרי המבוסס על חומר PZT השיג ייצור המוני, אך החומר שלו אינו תואם לטכנולוגיית CMOS וקשה לכווץ, מה שמוביל לכך שתהליך הפיתוח של זיכרון פרו-אלקטרי מסורתי מופרע ברצינות, ואינטגרציה משובצת זקוקה לתמיכה בקו ייצור נפרד, קשה לפופולריות בקנה מידה גדול.המיניאטורות של זיכרון פרו-אלקטרי חדש מבוסס הפניום והתאימות שלו לטכנולוגיית CMOS הופכים אותו למוקד מחקר של דאגה נפוצה באקדמיה ובתעשייה.זיכרון פרו-אלקטרי מבוסס Hafnium נחשב ככיוון פיתוח חשוב של הדור הבא של זיכרון חדש.נכון לעכשיו, למחקר של זיכרון פרו-אלקטרי מבוסס הפניום עדיין יש בעיות כמו אמינות יחידה לא מספקת, חוסר עיצוב שבב עם מעגל היקפי מלא, ואימות נוסף של ביצועי רמת השבב, מה שמגביל את היישום שלו ב-eNVM.
מתוך כוונה לאתגרים העומדים בפני זיכרון פרו-אלקטרי משובץ מבוסס הפניום, הצוות של האקדמיה ליו מינג מהמכון למיקרו-אלקטרוניקה עיצב והטמיע את שבב הבדיקה FeRAM בגודל מגה-בגודל לראשונה בעולם המבוסס על פלטפורמת האינטגרציה בקנה מידה גדול. של זיכרון פרו-אלקטרי מבוסס הפניום התואם ל-CMOS, והשלים בהצלחה את האינטגרציה בקנה מידה גדול של קבלים פרו-אלקטריים HZO בתהליך CMOS 130nm.מוצעים מעגל הנעת כתיבה בסיוע ECC עבור חישת טמפרטורה ומעגל מגבר רגיש לביטול היסט אוטומטי, ומשיגים עמידות מחזור של 1012 ו-7ns זמן כתיבה ו-5ns קריאה, שהן הרמות הטובות ביותר שדווחו עד כה.
המאמר "FeRAM משובץ מבוסס HZO של 9 מגה-בייט עם סיבולת של 1012 מחזורים וקריאה/כתיבה של 5/7 שניות באמצעות רענון נתונים בסיוע ECC" מבוסס על התוצאות ומגבר חישה מבוטל ב-Offset "נבחר ב-ISSCC 2023, וכן השבב נבחר בסשן ההדגמה של ISSCC כדי שיוצג בוועידה.יאנג ג'יאנגו הוא המחבר הראשון של המאמר, וליו מינג הוא המחבר המקביל.
העבודה הקשורה נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, תוכנית המפתח הלאומית למחקר ופיתוח של משרד המדע והטכנולוגיה, ופרויקט הפיילוט B-Class של האקדמיה הסינית למדעים.
(תמונה של בדיקת ביצועי שבב ושבב FeRAM מבוסס Hafnium בנפח 9Mb)
זמן פרסום: 15 באפריל 2023