Một loại chip nhớ sắt điện dựa trên hafni mới do Liu Ming, Viện sĩ Viện Vi điện tử, phát triển và thiết kế đã được trình bày tại Hội nghị Mạch thể rắn Quốc tế IEEE (ISSCC) năm 2023, cấp độ cao nhất của thiết kế mạch tích hợp.
Bộ nhớ không bay hơi nhúng hiệu suất cao (eNVM) đang có nhu cầu cao đối với chip SOC trong thiết bị điện tử tiêu dùng, xe tự hành, điều khiển công nghiệp và thiết bị biên cho Internet vạn vật. Bộ nhớ sắt điện (FeRAM) có ưu điểm là độ tin cậy cao, mức tiêu thụ điện năng cực thấp và tốc độ cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong việc ghi dữ liệu lớn theo thời gian thực, đọc và ghi dữ liệu thường xuyên, mức tiêu thụ điện năng thấp và các sản phẩm SoC/SiP nhúng. Bộ nhớ sắt điện dựa trên vật liệu PZT đã đạt được sản xuất hàng loạt, nhưng vật liệu của nó không tương thích với công nghệ CMOS và khó thu nhỏ, dẫn đến quá trình phát triển bộ nhớ sắt điện truyền thống bị cản trở nghiêm trọng và tích hợp nhúng cần có dây chuyền sản xuất riêng hỗ trợ, khó phổ biến trên quy mô lớn. Khả năng thu nhỏ của bộ nhớ sắt điện dựa trên hafni mới và khả năng tương thích của nó với công nghệ CMOS khiến nó trở thành điểm nóng nghiên cứu được quan tâm chung trong học viện và ngành công nghiệp. Bộ nhớ sắt điện dựa trên hafni đã được coi là một hướng phát triển quan trọng của thế hệ bộ nhớ mới tiếp theo. Hiện nay, nghiên cứu bộ nhớ sắt điện dựa trên hafni vẫn còn những vấn đề như độ tin cậy của đơn vị không đủ, thiếu thiết kế chip với mạch ngoại vi hoàn chỉnh và việc xác minh thêm hiệu suất cấp chip, điều này hạn chế ứng dụng của nó trong eNVM.
Nhằm giải quyết những thách thức mà bộ nhớ ferroelectric dựa trên hafni nhúng phải đối mặt, nhóm của Viện sĩ Liu Ming từ Viện Vi điện tử đã thiết kế và triển khai chip thử nghiệm FeRAM megab-magnitude lần đầu tiên trên thế giới dựa trên nền tảng tích hợp quy mô lớn của bộ nhớ ferroelectric dựa trên hafni tương thích với CMOS và hoàn thành thành công quá trình tích hợp tụ điện ferroelectric HZO quy mô lớn trong quy trình CMOS 130nm. Một mạch điều khiển ghi hỗ trợ ECC để cảm biến nhiệt độ và một mạch khuếch đại nhạy để loại bỏ độ lệch tự động đã được đề xuất và đạt được độ bền 1012 chu kỳ và thời gian ghi 7ns và thời gian đọc 5ns, đây là mức tốt nhất được báo cáo cho đến nay.
Bài báo “FeRAM nhúng dựa trên HZO 9 Mb với độ bền 1012 chu kỳ và đọc/ghi 5/7ns sử dụng làm mới dữ liệu hỗ trợ ECC” dựa trên các kết quả và Bộ khuếch đại cảm biến bị hủy bù “đã được chọn trong ISSCC 2023 và chip đã được chọn trong Phiên trình diễn ISSCC để trưng bày tại hội nghị. Yang Jianguo là tác giả đầu tiên của bài báo và Liu Ming là tác giả liên hệ.
Công trình liên quan này được hỗ trợ bởi Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc, Chương trình Nghiên cứu và Phát triển Trọng điểm Quốc gia của Bộ Khoa học và Công nghệ và Dự án thí điểm loại B của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
(Ảnh chip FeRAM 9Mb dựa trên Hafnium và thử nghiệm hiệu suất chip)
Thời gian đăng: 15-04-2023
