imec відкриває шлях до створення надзвичайно щільної 3D-пам'яті

В рамках симпозіуму 2026 IEEE / JSAP Symposium on VLSI Technology & Circuits дослідницький центр imec презентував два важливі досягнення у сфері сегнетоелектричної (фероелектричної) пам'яті.

Нові розробки стосуються сегнетоелектричних конденсаторів та польових транзисторів (FeFET) і відкривають шлях до створення надзвичайно щільної 3D-пам'яті, здатної працювати за низької напруги. Цей прорив є критично важливим для AI-інфраструктури, яка створює безпрецедентний тиск на сучасні системи зберігання та обробки даних, вимагаючи вищої пропускної здатності та енергоефективності за стійкої ринкової вартості.

Оскільки традиційні технології пам'яті, такі як DRAM і SRAM, дедалі важче піддаються фізичному масштабуванню (мініатюризації), сегнетоелектричний підхід розглядається як головна альтернатива завдяки можливості побудови вертикальних 3D-архітектур. Інженери imec представили два взаємодоповнюючі рішення.

Вченим вдалося масштабувати сегнетоелектричний шар, забезпечивши роботу пристрою при напрузі ~1,3 В. При цьому конденсатори зберегли високу залишкову поляризацію (>40 мкКл/см²) та витривалість на рівні 10¹³ циклів, що повністю задовольняє жорсткі вимоги до пам'яті типу DRAM.

До того ж imec продемонстрував перший у світі функціональний вертикальний 3D-стек сегнетоелектричних транзисторів на базі оксидного напівпровідника IGZO із п'ятьма лініями слів (word-lines). Крім того, впровадження конфігурації з подвійним затвором (включаючи зворотний затвор) дозволило розв'язати давню проблему технології FeFET - низьку ефективність очищення даних.

Унікальність підходу imec полягає в мультидисциплінарності. Обидва вектори досліджень базуються на схожих стеках сегнетоелектричних матеріалів. Це означає, що інженерні інсайти, отримані під час масштабування конденсаторів, безпосередньо застосовуються для оптимізації транзисторів FeFET. Водночас передові методи 3D-інтеграції, відпрацьовані на FeFET, відкривають шлях до створення масивів щільних тривимірних сегнетоелектричних конденсаторів.

«Ця робота наочно показує, як експертиза imec - від матеріалознавства до передової 3D-інтеграції - дозволяє вирішувати найгостріші виклики в індустрії напівпровідників», - зазначив Аттіліо Бельмонте (Attilio Belmonte), програмний директор imec.

Його колега, програмний директор Маартен Росмейлен (Maarten Rosmeulen), додав: «Ми досліджуємо кілька паралельних шляхів для створення архітектур пам'яті, які будуть життєво необхідні для підтримки стрімкого зростання штучного інтелекту та інших дата-містких додатків».

Попри те, що технологія перебуває на стадії дослідницького прототипу, вона з'явилася в критичний для ринку момент, коли AI-навантаження зростають експоненціально.

Наступними кроками imec стануть подальше покращення показників зносостійкості та швидкості стирання для FeFET, оптимізація надійності конденсаторів, а також оцінка роботи цих технологій на системному рівні для створення повністю інтегрованої комерційної архітектури 3D-пам'яті майбутнього.