Een nieuw type op hafnium gebaseerde ferro-elektrische geheugenchip, ontwikkeld en ontworpen door Liu Ming, academicus van het Institute of Microelectronics, is gepresenteerd op de IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) in 2023, het hoogste niveau van geïntegreerd circuitontwerp.
Er is veel vraag naar hoogwaardig ingebed niet-vluchtig geheugen (eNVM) voor SOC-chips in consumentenelektronica, autonome voertuigen, industriële besturing en edge-apparaten voor het internet der dingen.Ferro-elektrisch geheugen (FeRAM) heeft de voordelen van hoge betrouwbaarheid, ultralaag stroomverbruik en hoge snelheid.Het wordt veel gebruikt bij grote hoeveelheden gegevensregistratie in realtime, frequent lezen en schrijven van gegevens, laag stroomverbruik en ingebedde SoC/SiP-producten.Ferro-elektrisch geheugen op basis van PZT-materiaal heeft massaproductie bereikt, maar het materiaal is onverenigbaar met CMOS-technologie en moeilijk te verkleinen, waardoor het ontwikkelingsproces van traditioneel ferro-elektrisch geheugen ernstig wordt belemmerd en ingebedde integratie een aparte productielijnondersteuning nodig heeft, moeilijk te populariseren op grote schaal.De miniaturiteit van het nieuwe op hafnium gebaseerde ferroelektrische geheugen en de compatibiliteit ervan met CMOS-technologie maken het tot een onderzoekshotspot van algemeen belang in de academische wereld en de industrie.Op hafnium gebaseerd ferro-elektrisch geheugen wordt beschouwd als een belangrijke ontwikkelingsrichting van de volgende generatie nieuw geheugen.Op dit moment heeft het onderzoek naar op hafnium gebaseerd ferro-elektrisch geheugen nog steeds problemen zoals onvoldoende betrouwbaarheid van de eenheid, gebrek aan chipontwerp met volledig randcircuit en verdere verificatie van de prestaties op chipniveau, wat de toepassing ervan in eNVM beperkt.
Gericht op de uitdagingen waarmee ingebed op hafnium gebaseerd ferro-elektrisch geheugen wordt geconfronteerd, heeft het team van academicus Liu Ming van het Institute of Microelectronics voor het eerst ter wereld de megab-magnitude FeRAM-testchip ontworpen en geïmplementeerd op basis van het grootschalige integratieplatform van op hafnium gebaseerd ferro-elektrisch geheugen compatibel met CMOS, en voltooide met succes de grootschalige integratie van HZO ferro-elektrische condensator in 130nm CMOS-proces.Een ECC-ondersteund schrijfstuurcircuit voor temperatuurdetectie en een gevoelig versterkercircuit voor automatische offset-eliminatie worden voorgesteld, en 1012 cyclusduurzaamheid en 7ns schrijf- en 5ns leestijd worden bereikt, wat de beste niveaus zijn die tot nu toe zijn gerapporteerd.
De paper "A 9-Mb HZO-based Embedded FeRAM with 1012-Cycle Endurance and 5/7ns Read/Write using ECC-Assisted Data Refresh" is gebaseerd op de resultaten en Offset-Canceled Sense Amplifier "werd geselecteerd in ISSCC 2023, en de chip werd tijdens de ISSCC-demosessie geselecteerd om tijdens de conferentie te worden getoond.Yang Jianguo is de eerste auteur van het artikel en Liu Ming is de corresponderende auteur.
Het gerelateerde werk wordt ondersteund door de National Natural Science Foundation of China, het National Key Research and Development Program van het Ministerie van Wetenschap en Technologie, en het B-Class Pilot Project van de Chinese Academie van Wetenschappen.
(Foto van 9Mb Hafnium-gebaseerde FeRAM-chip en chipprestatietest)
Posttijd: 15 april 2023