Một loại chip bộ nhớ sắt điện dựa trên hafnium mới được phát triển và thiết kế bởi Liu Ming, Viện sĩ của Viện Vi điện tử, đã được trình bày tại Hội nghị Mạch thể rắn Quốc tế IEEE (ISSCC) vào năm 2023, cấp độ cao nhất của thiết kế mạch tích hợp.
Bộ nhớ nhúng không bay hơi hiệu suất cao (eNVM) đang có nhu cầu cao về 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, tiêu thụ điện năng cực thấp và tốc độ cao.Nó được sử dụng rộng rãi trong số lượng lớn ghi dữ liệu trong thời gian thực, đọc và ghi dữ liệu thường xuyên, 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 của bộ nhớ sắt điện truyền thống bị cản trở nghiêm trọng và tích hợp nhúng cần hỗ trợ dây chuyền sản xuất riêng, khó phổ biến trên một quy mô lớn.Khả năng thu nhỏ của bộ nhớ sắt điện dựa trên hafnium 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 giới học thuật và ngành công nghiệp.Bộ nhớ sắt điện dựa trên hafnium đã được coi là một hướng phát triển quan trọng của thế hệ bộ nhớ mới tiếp theo.Hiện tại, việc nghiên cứu bộ nhớ sắt điện dựa trên hafnium vẫn còn các vấn đề như độ tin cậy của thiết bị không đủ, thiếu thiết kế chip với mạch ngoại vi hoàn chỉnh và việc xác minh thêm về hiệu suất cấp chip, điều này đã hạn chế ứng dụng của nó trong eNVM.
Nhằm giải quyết những thách thức mà bộ nhớ sắt điện 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 cường độ megab lần đầu tiên trên thế giới dựa trên nền tảng tích hợp quy mô lớn bộ nhớ sắt điện dựa trên hafnium tương thích với CMOS và hoàn thành thành công việc tích hợp tụ điện sắt HZO quy mô lớn trong quy trình CMOS 130nm.Đề xuất một mạch truyền động ghi có hỗ trợ ECC để cảm biến nhiệt độ và một mạch khuếch đại nhạy cảm để loại bỏ bù tự động, đồng thời đạt được độ bền chu kỳ 1012 cũng như thời gian ghi 7ns và đọc 5ns, đây là mức tốt nhất được báo cáo cho đến nay.
Bài viết “FeRAM nhúng dựa trên HZO 9 Mb với Độ bền 1012 chu kỳ và Đọc/Ghi 5/7 ns bằng cách sử dụng Làm mới dữ liệu được ECC hỗ trợ” dựa trên kết quả và Bộ khuếch đại cảm giác bị hủy bù trừ “đã được chọn trong ISSCC 2023 và con chip đã được chọn trong Phiên trình diễn thử ISSCC để trưng bày trong hội nghị.Yang Jianguo là tác giả đầu tiên của bài báo và Liu Ming là tác giả tương ứng.
Công việc liên quan 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 hạng B của Viện khoa học Trung Quốc.
(Ảnh kiểm tra hiệu năng chip FeRAM 9Mb dựa trên Hafnium)
Thời gian đăng: 15-04-2023