Միկրոէլեկտրոնիկայի ինստիտուտի ակադեմիկոս Լյու Մինգի կողմից մշակված և նախագծված հաֆնիումի վրա հիմնված ֆերոէլեկտրական հիշողության չիպի նոր տեսակը ներկայացվել է IEEE միջազգային պինդ վիճակի սխեմաների կոնֆերանսում (ISSCC) 2023 թվականին, որը ինտեգրալ սխեմաների նախագծման ամենաբարձր մակարդակն է։
Բարձր արդյունավետությամբ ներդրված ոչ ցնդող հիշողությունը (eNVM) մեծ պահանջարկ ունի SOC չիպերի համար սպառողական էլեկտրոնիկայի, ինքնավար տրանսպորտային միջոցների, արդյունաբերական կառավարման և «Իրերի ինտերնետ»-ի եզրային սարքերի համար: Ֆերոէլեկտրական հիշողությունը (FeRAM) ունի բարձր հուսալիության, գերցածր էներգիայի սպառման և բարձր արագության առավելություններ: Այն լայնորեն օգտագործվում է իրական ժամանակում մեծ քանակությամբ տվյալների գրանցման, տվյալների հաճախակի ընթերցման և գրառման, ցածր էներգիայի սպառման և ներդրված SoC/SiP արտադրանքի համար: PZT նյութի վրա հիմնված ֆերոէլեկտրական հիշողությունը հասել է զանգվածային արտադրության, սակայն դրա նյութը անհամատեղելի է CMOS տեխնոլոգիայի հետ և դժվար է կծկվել, ինչը հանգեցնում է ավանդական ֆերոէլեկտրական հիշողության մշակման գործընթացի լուրջ խոչընդոտների, և ներդրված ինտեգրման համար անհրաժեշտ է առանձին արտադրական գծի աջակցություն, որը դժվար է տարածել մեծ մասշտաբով: Հաֆնիումի վրա հիմնված նոր ֆերոէլեկտրական հիշողության մանրանկարչությունը և CMOS տեխնոլոգիայի հետ դրա համատեղելիությունը այն դարձնում են ակադեմիական և արդյունաբերության մեջ ընդհանուր մտահոգության առարկա հետազոտական կենտրոն: Հաֆնիումի վրա հիմնված ֆերոէլեկտրական հիշողությունը համարվում է նոր հիշողության հաջորդ սերնդի կարևոր զարգացման ուղղություն: Ներկայումս հաֆնիումի վրա հիմնված ֆերոէլեկտրական հիշողության հետազոտությունը դեռևս ունի խնդիրներ, ինչպիսիք են՝ միավորի անբավարար հուսալիությունը, ամբողջական ծայրամասային շղթայով չիպի նախագծման բացակայությունը և չիպի մակարդակի կատարողականության հետագա ստուգումը, ինչը սահմանափակում է դրա կիրառումը eNVM-ում։
Նպատակ ունենալով լուծել ներդրված հաֆնիումի վրա հիմնված ֆերոէլեկտրական հիշողության առջև ծառացած մարտահրավերները, Միկրոէլեկտրոնիկայի ինստիտուտի ակադեմիկոս Լյու Մինգի թիմը աշխարհում առաջին անգամ նախագծել և ներդրել է մեգաբ-մագնիտուդով FeRAM թեստային չիպ՝ հիմնված հաֆնիումի վրա հիմնված ֆերոէլեկտրական հիշողության CMOS-ի հետ համատեղելի լայնածավալ ինտեգրման հարթակի վրա, և հաջողությամբ ավարտել է HZO ֆերոէլեկտրական կոնդենսատորի լայնածավալ ինտեգրումը 130 նմ CMOS պրոցեսում: Առաջարկվում է ECC-ի օգնությամբ գրելու շարժիչի սխեմա ջերմաստիճանի զգայունության համար և զգայուն ուժեղացուցիչի սխեմա՝ ավտոմատ շեղման վերացման համար, և ձեռք են բերվել 1012 ցիկլի կայունություն և 7 նվ գրելու և 5 նվ ընթերցման ժամանակ, որոնք մինչ այժմ գրանցված լավագույն մակարդակներն են:
«9 Մբ HZO-ի վրա հիմնված ներդրված FeRAM՝ 1012 ցիկլային դիմադրողականությամբ և 5/7 նվ ընթերցման/գրման արագությամբ՝ օգտագործելով ECC-ի օգնությամբ տվյալների թարմացում» հոդվածը հիմնված է արդյունքների վրա, և «Offset-Canceled Sense Amplifier»-ը ընտրվել է ISSCC 2023-ում, իսկ չիպը ընտրվել է ISSCC ցուցադրական նիստում՝ կոնֆերանսում ցուցադրվելու համար։ Հոդվածի առաջին հեղինակը Յանգ Ցզյանգուոն է, իսկ համապատասխան հեղինակը՝ Լյու Մինգը։
Առնչվող աշխատանքը ֆինանսավորվում է Չինաստանի Բնական Գիտությունների Ազգային Հիմնադրամի, Գիտության և Տեխնոլոգիաների նախարարության Ազգային Հիմնական Հետազոտությունների և Զարգացման Ծրագրի և Չինաստանի Գիտությունների ակադեմիայի B դասի փորձնական նախագծի կողմից։
(9 ՄԲ հաֆնիումի վրա հիմնված FeRAM չիպի և չիպի աշխատանքի թեստի լուսանկարը)
Հրապարակման ժամանակը. Ապրիլի 15-2023
