Ný tegund af hafníum-byggðum járnrafsegulminniskorti, sem Liu Ming, fræðimaður við Institute of Microelectronics, þróaði og hannaði, var kynnt á IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) árið 2023, sem er hæsta stig samþættra hringrásarhönnunar.
Mikil eftirspurn er eftir afkastamiklum innbyggðum, óstöðugum vinnsluminni (eNVM) í SOC-flögum í neytendaraftækjum, sjálfkeyrandi ökutækjum, iðnaðarstýringum og jaðartækjum fyrir Internet hlutanna. Ferrórafminni (FeRAM) hefur þá kosti að vera mikill áreiðanleiki, mjög lág orkunotkun og hraður. Það er mikið notað í rauntíma skráningu mikils magns gagna, tíðum gagnalestri og skrifum, lág orkunotkun og fyrir innbyggðar SoC/SiP vörur. Ferrórafminni byggt á PZT-efni hefur náð fjöldaframleiðslu, en efnið er ósamhæft CMOS-tækni og erfitt að minnka, sem leiðir til þess að þróunarferli hefðbundins ferrórafminni er alvarlega hindrað og innbyggð samþætting þarfnast sérstakrar framleiðslulínu, sem er erfitt að gera vinsælt í stórum stíl. Smæð nýs hafníum-byggðs ferrórafminni og samhæfni þess við CMOS-tækni gerir það að rannsóknarmiðstöð sem er sameiginleg áhyggjuefni í fræðasamfélaginu og atvinnulífinu. Hafníum-byggður ferrórafminni hefur verið talinn mikilvæg þróunarstefna fyrir næstu kynslóð nýrra minnis. Eins og er standa rannsóknir á hafníum-byggðu járnrafminni enn frammi fyrir vandamálum eins og ófullnægjandi einingaáreiðanleika, skorti á flísahönnun með fullkomnum jaðarrásum og frekari staðfestingu á afköstum á flísarstigi, sem takmarkar notkun þess í eNVM.
Með það að markmiði að takast á við þær áskoranir sem innbyggð hafníum-byggð járnrafminni standa frammi fyrir, hefur teymi fræðimannsins Liu Ming frá Institute of Microelectronics hannað og útfært FeRAM prófunarflögu með megab-stærð, í fyrsta skipti í heiminum, byggt á stórfelldri samþættingarpalli hafníum-byggðs járnrafminni sem er samhæft CMOS, og lokið með góðum árangri stórfelldri samþættingu HZO járnrafþétta í 130nm CMOS ferli. Lagt er til ECC-aðstoðað skrifarás fyrir hitaskynjun og næmt magnararás fyrir sjálfvirka offset-útilokun, og náð 1012 lotu endingu og 7ns skrifatíma og 5ns lestíma, sem eru bestu stig sem greint hefur verið frá hingað til.
Greinin „A 9-Mb HZO-based Embedded FeRAM with 1012-Cycle Endurance and 5/7ns Read/Write using ECC-Assisted Data Refresh“ byggir á niðurstöðunum og Offset-Canceled Sense Amplifier „var valinn í ISSCC 2023, og örgjörvinn var valinn í ISSCC Demo Session til að vera sýndur á ráðstefnunni. Yang Jianguo er fyrsti höfundur greinarinnar og Liu Ming er samsvarandi höfundur.
Tengd vinna er studd af Náttúruvísindasjóði Kína, lykilrannsóknar- og þróunaráætlun vísinda- og tækniráðuneytisins og B-flokks tilraunaverkefni Kínversku vísindaakademíunnar.
(Mynd af 9Mb Hafnium-byggðum FeRAM örgjörva og afköstaprófun örgjörvans)
Birtingartími: 15. apríl 2023
