მიკროელექტრონიკის ინსტიტუტის აკადემიკოსის, ლიუ მინგის მიერ შემუშავებული და დაპროექტებული ჰაფნიუმზე დაფუძნებული ფეროელექტრული მეხსიერების ჩიპის ახალი ტიპი წარმოდგენილი იქნა IEEE-ს მყარი მდგომარეობის სქემების საერთაშორისო კონფერენციაზე (ISSCC) 2023 წელს, რომელიც ინტეგრირებული სქემების დიზაინის უმაღლეს დონეს წარმოადგენს.
მაღალი ხარისხის ჩაშენებული არასტაბილური მეხსიერება (eNVM) დიდი მოთხოვნაა SOC ჩიპებში სამომხმარებლო ელექტრონიკაში, ავტონომიურ მანქანებში, სამრეწველო კონტროლსა და ნივთების ინტერნეტის კიდის მოწყობილობებში. ფეროელექტრული მეხსიერება (FeRAM) გამოირჩევა მაღალი საიმედოობით, ულტრადაბალი ენერგომოხმარებით და მაღალი სიჩქარით. იგი ფართოდ გამოიყენება დიდი რაოდენობით მონაცემების რეალურ დროში ჩაწერისას, მონაცემების ხშირი წაკითხვისა და ჩაწერისას, დაბალი ენერგომოხმარებით და ჩაშენებული SoC/SiP პროდუქტებისთვის. PZT მასალაზე დაფუძნებულმა ფეროელექტრულმა მეხსიერებამ მიაღწია მასობრივ წარმოებას, მაგრამ მისი მასალა შეუთავსებელია CMOS ტექნოლოგიასთან და ძნელია მისი შეკუმშვა, რაც იწვევს ტრადიციული ფეროელექტრული მეხსიერების შემუშავების პროცესის სერიოზულ შეფერხებას და ჩაშენებული ინტეგრაციისთვის საჭიროა ცალკეული საწარმოო ხაზის მხარდაჭერა, რომლის პოპულარიზაციაც რთულია ფართო მასშტაბით. ახალი ჰაფნიუმზე დაფუძნებული ფეროელექტრული მეხსიერების მინიატურულობა და მისი თავსებადობა CMOS ტექნოლოგიასთან მას აკადემიურ წრეებსა და ინდუსტრიაში საერთო შეშფოთების კვლევით ცხელ წერტილად აქცევს. ჰაფნიუმზე დაფუძნებული ფეროელექტრული მეხსიერება განიხილება, როგორც ახალი მეხსიერების შემდეგი თაობის განვითარების მნიშვნელოვანი მიმართულება. ამჟამად, ჰაფნიუმზე დაფუძნებული ფეროელექტრული მეხსიერების კვლევას კვლავ აქვს ისეთი პრობლემები, როგორიცაა ერთეულის არასაკმარისი საიმედოობა, სრული პერიფერიული წრედით ჩიპის დიზაინის ნაკლებობა და ჩიპის დონის მუშაობის შემდგომი გადამოწმება, რაც ზღუდავს მის გამოყენებას eNVM-ში.
ჩაშენებული ჰაფნიუმზე დაფუძნებული ფეროელექტრული მეხსიერების წინაშე არსებული გამოწვევების გადაჭრის მიზნით, მიკროელექტრონიკის ინსტიტუტის აკადემიკოს ლიუ მინგის გუნდმა მსოფლიოში პირველად შეიმუშავა და დანერგა მეგაბაიტიანი FeRAM სატესტო ჩიპი, რომელიც დაფუძნებულია ჰაფნიუმზე დაფუძნებული ფეროელექტრული მეხსიერების ფართომასშტაბიან ინტეგრაციულ პლატფორმაზე, თავსებადი CMOS-თან და წარმატებით დაასრულა HZO ფეროელექტრული კონდენსატორის ფართომასშტაბიანი ინტეგრაცია 130 ნმ CMOS პროცესში. შემოთავაზებულია ECC-ის დახმარებით ჩაწერის ამძრავი სქემა ტემპერატურის აღქმისთვის და მგრძნობიარე გამაძლიერებლის სქემა ავტომატური ოფსეტის აღმოფხვრისთვის, და მიღწეულია 1012 ციკლის გამძლეობა და 7 ns ჩაწერის და 5 ns წაკითხვის დრო, რაც დღემდე დაფიქსირებულ საუკეთესო დონეებს წარმოადგენს.
ნაშრომი „9 მბ HZO-ზე დაფუძნებული ჩაშენებული FeRAM 1012 ციკლის გამძლეობით და 5/7 ns წაკითხვის/ჩაწერის სიჩქარით ECC-ის დახმარებით მონაცემთა განახლების გამოყენებით“ ეფუძნება შედეგებს და „ოფსეტ-გაუქმებული სენსორული გამაძლიერებელი“ შეირჩა ISSCC 2023-ზე, ხოლო ჩიპი შეირჩა ISSCC-ის დემო სესიაზე კონფერენციაზე გამოსაფენად. ნაშრომის პირველი ავტორია იანგ ძიანგუო, ხოლო შესაბამისი ავტორია ლიუ მინგი.
დაკავშირებული სამუშაო მხარდაჭერილია ჩინეთის ეროვნული საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების ფონდის, მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სამინისტროს ეროვნული ძირითადი კვლევისა და განვითარების პროგრამის და ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის B-კლასის საპილოტე პროექტის მიერ.
(9 მბ ჰაფნიუმზე დაფუძნებული FeRAM ჩიპისა და ჩიპის მუშაობის ტესტის ფოტო)
გამოქვეყნების დრო: 2023 წლის 15 აპრილი
