Разработана экологически чистая и КМОП-совместимая разновидность FeRAM
В Исследовательском институте электроники и ИТ, CEA-Leti, базирующемся в Гренобле (Франция), впервые в мире продемонстрированы 16-разрядные массивы ферро- (сегнето-) электрической памяти (FeRAM) с уровнем детализации 130 нм.
Подробно об этом достижении рассказывается в статье, представленной на международной конференции IEEE по электронным устройствам, IEDM 2021.
Успех французской команды, продвигающий эту экономичную технологию ближе к коммерческому внедрению, стал возможен благодаря ряду других важных достижений, включая интеграцию на заключительной стадии изготовления микрочипов (BEOL) ферроэлектрических конденсаторов TiN/HfO2:Si/TiN размером всего 0,16 мкм² и, впервые для этого типа памяти, – совместимость с методом пайки оплавлением (solder reflow).
В испытаниях новые устройства показали нулевую частоту битовых сбоев с окном памяти, остающимся полностью открытым при снижении напряжения программирования до 2,5 В, и продемонстрировали сверхбыстрое переключение – до четырех наносекунд. Циклическая стабильность на уровне массива также была впечатляющей — до 10 млн циклов, равно как и сохранность данных на уровне массива – в течение трёх часов при температуре 125 °C. Кроме того демонстрационные массивы показали энергопотребление на два порядка ниже, чем у обычной флэш-памяти.
В отличие от ферроэлектрической памяти на базе PZT (цирконат-титанат свинца), FeRAM на HfO2 (двуокись гафния) полностью совместима с КМОП и масштабируется до продвинутых техпроцессов, отчасти потому, что плёнки на основе HfO2 получаются очень тонкими, обычно толщиной 10 нм. Такие плёнки не содержат свинца, что уменьшает ущерб для окружающей среды.
По мнению автора статьи, Лорана Гренуйе (Laurent Grenouillet), эта демонстрация открывает путь к встроенной энергонезависимой памяти на качественно новом уровне производственных технологий.
Самыми конкурентоспособными приложениями гафниевой FeRAM, разработанной при поддержке европейского консорциума 3eFERRO, он считает оборудование для Интернета Вещей (IoT) и носимую электронику.