Mikroelektronik Enstitüsü Akademisyeni Liu Ming tarafından geliştirilip tasarlanan yeni tip hafniyum bazlı ferroeletrik bellek yongası, entegre devre tasarımı alanında en üst seviye olan IEEE Uluslararası Katı Hal Devreleri Konferansı'nda (ISSCC) 2023'te tanıtıldı.
Yüksek performanslı gömülü kalıcı olmayan bellek (eNVM), tüketici elektroniğinde, otonom araçlarda, endüstriyel kontrolde ve Nesnelerin İnterneti için uç aygıtlarda SOC yongaları için yüksek talep görmektedir. Ferroelektrik bellek (FeRAM), yüksek güvenilirlik, ultra düşük güç tüketimi ve yüksek hız avantajlarına sahiptir. Gerçek zamanlı olarak büyük miktarda veri kaydı, sık veri okuma ve yazma, düşük güç tüketimi ve gömülü SoC/SiP ürünlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. PZT malzemeye dayalı ferroelektrik bellek seri üretime ulaşmıştır, ancak malzemesi CMOS teknolojisiyle uyumsuzdur ve küçültülmesi zordur, bu da geleneksel ferroelektrik belleğin geliştirme sürecinin ciddi şekilde engellenmesine ve gömülü entegrasyonun ayrı bir üretim hattı desteğine ihtiyaç duymasına neden olur, büyük ölçekte popülerleştirilmesi zordur. Yeni hafniyum tabanlı ferroelektrik belleğin minyatürleştirilebilirliği ve CMOS teknolojisiyle uyumluluğu, onu akademi ve endüstride ortak endişe duyulan bir araştırma merkezi haline getirir. Hafniyum tabanlı ferroelektrik bellek, yeni nesil yeni belleğin önemli bir geliştirme yönü olarak kabul edilmiştir. Günümüzde hafniyum bazlı ferroeletrik bellek araştırmaları, yetersiz birim güvenilirliği, komple çevresel devre içeren çip tasarımının eksikliği ve çip düzeyindeki performansın daha fazla doğrulanması gibi sorunlarla karşı karşıyadır ve bu da eNVM'deki uygulamasını sınırlamaktadır.
Gömülü hafniyum tabanlı ferroelektrik belleğin karşılaştığı zorlukları hedefleyen Mikroelektronik Enstitüsü'nden Akademisyen Liu Ming ekibi, CMOS ile uyumlu hafniyum tabanlı ferroelektrik belleğin büyük ölçekli entegrasyon platformuna dayalı olarak dünyada ilk kez megab büyüklüğündeki FeRAM test çipini tasarladı ve uyguladı ve 130nm CMOS sürecinde HZO ferroelektrik kapasitörün büyük ölçekli entegrasyonunu başarıyla tamamladı. Sıcaklık algılama için ECC destekli yazma sürücü devresi ve otomatik ofset ortadan kaldırma için hassas bir amplifikatör devresi önerildi ve şimdiye kadar bildirilen en iyi seviyeler olan 1012 çevrim dayanıklılığı ve 7ns yazma ve 5ns okuma süresi elde edildi.
“1012 Döngü Dayanıklılığı ve ECC Destekli Veri Yenileme Kullanarak 5/7 ns Okuma/Yazma Özelliğine Sahip 9 Mb HZO Tabanlı Gömülü FeRAM” başlıklı makale, sonuçlara dayanmaktadır ve Ofset İptalli Algılama Yükselteci “ISSCC 2023’te seçilmiştir ve çip konferansta sergilenmek üzere ISSCC Demo Oturumunda seçilmiştir. Yang Jianguo makalenin ilk yazarıdır ve Liu Ming ilgili yazardır.
İlgili çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı Ulusal Temel Araştırma ve Geliştirme Programı ve Çin Bilimler Akademisi B Sınıfı Pilot Projesi tarafından destekleniyor.
(9Mb Hafniyum tabanlı FeRAM çipinin fotoğrafı ve çip performans testi)
Gönderi zamanı: 15-Nis-2023
