En ny type hafniumbasert ferroelektrisk minnebrikke utviklet og designet av Liu Ming, akademiker ved Institute of Microelectronics, har blitt presentert på IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) i 2023, det høyeste nivået av integrert kretsdesign.
Høyytelses innebygd ikke-flyktig minne (eNVM) er etterspurt etter SOC-brikker i forbrukerelektronikk, autonome kjøretøy, industriell kontroll og edge-enheter for tingenes internett.Ferroelektrisk minne (FeRAM) har fordelene med høy pålitelighet, ultralavt strømforbruk og høy hastighet.Den er mye brukt i store mengder dataopptak i sanntid, hyppig datalesing og skriving, lavt strømforbruk og innebygde SoC/SiP-produkter.Ferroelektrisk minne basert på PZT-materiale har oppnådd masseproduksjon, men materialet er inkompatibelt med CMOS-teknologi og vanskelig å krympe, noe som fører til at utviklingsprosessen for tradisjonelt ferroelektrisk minne er alvorlig hindret, og innebygd integrasjon trenger en egen produksjonslinjestøtte, vanskelig å popularisere i stor skala.Miniatyrbarheten til nytt hafniumbasert ferroelektrisk minne og dets kompatibilitet med CMOS-teknologi gjør det til et forskningshotspot av felles bekymring i akademia og industri.Hafnium-basert ferroelektrisk minne har blitt sett på som en viktig utviklingsretning for neste generasjon av nytt minne.For tiden har forskningen på hafniumbasert ferroelektrisk minne fortsatt problemer som utilstrekkelig enhetspålitelighet, mangel på brikkedesign med komplett perifer krets og ytterligere verifisering av brikkenivåytelse, noe som begrenser bruken i eNVM.
Med sikte på utfordringene som innebygd hafniumbasert ferroelektrisk minne står overfor, har teamet til akademiker Liu Ming fra Institute of Microelectronics designet og implementert megab-størrelse FeRAM testbrikken for første gang i verden basert på storskala integrasjonsplattformen av hafniumbasert ferroelektrisk minne kompatibelt med CMOS, og fullførte vellykket storskala integrasjon av HZO ferroelektrisk kondensator i 130nm CMOS-prosess.En ECC-assistert skrivedrivkrets for temperaturføling og en sensitiv forsterkerkrets for automatisk offset-eliminering er foreslått, og 1012 syklusholdbarhet og 7ns skrive- og 5ns lesetid oppnås, som er de beste nivåene som er rapportert så langt.
Artikkelen "En 9-Mb HZO-basert innebygd FeRAM med 1012-syklus utholdenhet og 5/7 ns lese/skrive med ECC-assistert dataoppdatering" er basert på resultatene og Offset-Canceled Sense Amplifier "ble valgt i ISSCC 2023, og brikken ble valgt i ISSCC-demoøkten for å vises på konferansen.Yang Jianguo er den første forfatteren av papiret, og Liu Ming er den tilsvarende forfatteren.
Det relaterte arbeidet er støttet av National Natural Science Foundation of China, National Key Research and Development Program til departementet for vitenskap og teknologi, og B-klasse pilotprosjektet til det kinesiske vitenskapsakademiet.
(Bilde av 9Mb Hafnium-basert FeRAM-brikke- og chipytelsestest)
Innleggstid: 15. april 2023