Un nouveau type de puce mémoire ferroélectrique à base d'hafnium développé et conçu par Liu Ming, académicien de l'Institut de microélectronique, a été présenté à l'IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) en 2023, le plus haut niveau de conception de circuits intégrés.
La mémoire non volatile embarquée haute performance (eNVM) est en forte demande pour les puces SOC dans l'électronique grand public, les véhicules autonomes, le contrôle industriel et les dispositifs de pointe pour l'Internet des objets.La mémoire ferroélectrique (FeRAM) présente les avantages d'une grande fiabilité, d'une consommation d'énergie ultra-faible et d'une vitesse élevée.Il est largement utilisé dans l'enregistrement de grandes quantités de données en temps réel, la lecture et l'écriture fréquentes de données, la faible consommation d'énergie et les produits SoC/SiP intégrés.La mémoire ferroélectrique basée sur le matériau PZT a atteint une production de masse, mais son matériau est incompatible avec la technologie CMOS et difficile à réduire, ce qui entraîne un sérieux ralentissement du processus de développement de la mémoire ferroélectrique traditionnelle et l'intégration intégrée nécessite un support de ligne de production séparé, difficile à vulgariser sur une grande Scale.La miniaturisation de la nouvelle mémoire ferroélectrique à base d'hafnium et sa compatibilité avec la technologie CMOS en font un point chaud de recherche d'intérêt commun dans le milieu universitaire et l'industrie.La mémoire ferroélectrique à base d'hafnium a été considérée comme une direction de développement importante de la prochaine génération de nouvelles mémoires.À l'heure actuelle, la recherche sur la mémoire ferroélectrique à base d'hafnium présente encore des problèmes tels qu'une fiabilité insuffisante de l'unité, un manque de conception de puce avec un circuit périphérique complet et une vérification supplémentaire des performances au niveau de la puce, ce qui limite son application dans eNVM.
Visant les défis auxquels est confrontée la mémoire ferroélectrique à base d'hafnium intégrée, l'équipe de l'académicien Liu Ming de l'Institut de microélectronique a conçu et mis en œuvre pour la première fois au monde la puce de test FeRAM de magnitude mégab basée sur la plate-forme d'intégration à grande échelle d'une mémoire ferroélectrique à base d'hafnium compatible avec CMOS, et a achevé avec succès l'intégration à grande échelle du condensateur ferroélectrique HZO dans le processus CMOS 130 nm.Un circuit de commande d'écriture assistée par ECC pour la détection de température et un circuit amplificateur sensible pour l'élimination automatique du décalage sont proposés, et une durabilité de 1012 cycles et un temps d'écriture de 7ns et de lecture de 5ns sont atteints, qui sont les meilleurs niveaux signalés à ce jour.
L'article "A 9-Mb HZO-based Embedded FeRAM with 1012-Cycle Endurance and 5/7ns Read/Write using ECC-Assisted Data Refresh" est basé sur les résultats et Offset-Canceled Sense Amplifier "a été sélectionné dans ISSCC 2023, et la puce a été sélectionnée lors de la session de démonstration ISSCC pour être présentée lors de la conférence.Yang Jianguo est le premier auteur de l'article et Liu Ming est l'auteur correspondant.
Le travail connexe est soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le programme national clé de recherche et de développement du ministère des Sciences et de la Technologie et le projet pilote de classe B de l'Académie chinoise des sciences.
(Photo d'une puce FeRAM à base d'hafnium de 9 Mo et d'un test de performance de puce)
Heure de publication : 15 avril 2023