En ny typ av hafniumbaserat ferroelektriskt minneschip utvecklat och designat av Liu Ming, akademiker vid Institute of Microelectronics, har presenterats på IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2023, den högsta nivån av integrerad kretsdesign.
Högpresterande inbyggt icke-flyktigt minne (eNVM) är efterfrågat av SOC-chips i hemelektronik, autonoma fordon, industriell kontroll och edge-enheter för Internet of Things.Ferroelektriskt minne (FeRAM) har fördelarna med hög tillförlitlighet, ultralåg strömförbrukning och hög hastighet.Den används ofta i stora mängder datainspelning i realtid, frekvent läsning och skrivning av data, låg strömförbrukning och inbyggda SoC/SiP-produkter.Ferroelektriskt minne baserat på PZT-material har uppnått massproduktion, men dess material är inkompatibelt med CMOS-teknik och svårt att krympa, vilket leder till att utvecklingsprocessen för traditionellt ferroelektriskt minne allvarligt hindras, och inbäddad integration behöver ett separat produktionslinjestöd, svårt att popularisera på en stor skala.Miniatyrbarheten hos nytt hafniumbaserat ferroelektriskt minne och dess kompatibilitet med CMOS-teknologi gör det till en forskningshotspot av gemensamt intresse inom akademi och industri.Hafniumbaserat ferroelektriskt minne har betraktats som en viktig utvecklingsriktning för nästa generations nya minne.För närvarande har forskningen om hafniumbaserat ferroelektriskt minne fortfarande problem som otillräcklig enhetstillförlitlighet, brist på chipdesign med komplett perifer krets och ytterligare verifiering av chipnivåprestanda, vilket begränsar dess tillämpning i eNVM.
Med sikte på de utmaningar som inbäddat hafniumbaserat ferroelektriskt minne står inför, har teamet av akademiker Liu Ming från Institute of Microelectronics designat och implementerat FeRAM-testchippet med megab-magnitud för första gången i världen baserat på den storskaliga integrationsplattformen av hafniumbaserat ferroelektriskt minne kompatibelt med CMOS, och framgångsrikt slutfört storskalig integration av HZO ferroelektrisk kondensator i 130nm CMOS-process.En ECC-assisterad skrivdrivkrets för temperaturavkänning och en känslig förstärkarkrets för automatisk offseteliminering föreslås, och 1012 cykelhållbarhet och 7ns skriv- och 5ns lästid uppnås, vilket är de bästa nivåerna som rapporterats hittills.
Uppsatsen "A 9-Mb HZO-based Embedded FeRAM with 1012-Cycle Endurance and 5/7ns Read/Write using ECC-Assisted Data Refresh" är baserad på resultaten och Offset-Canceled Sense Amplifier "valdes i ISSCC 2023, och chipet valdes i ISSCC Demo Session för att visas på konferensen.Yang Jianguo är den första författaren till tidningen, och Liu Ming är motsvarande författare.
Det relaterade arbetet stöds av Kinas nationella naturvetenskapsstiftelse, det nationella nyckelforsknings- och utvecklingsprogrammet vid ministeriet för vetenskap och teknik och B-klass pilotprojekt från den kinesiska vetenskapsakademin.
(Foto av 9Mb Hafnium-baserat FeRAM-chip- och chipprestandatest)
Posttid: 2023-apr-15