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科研动态

微电子所在阻变存储器与铁电FinFET方向取得突破性进展

稿件来源:微电子重点实验室 张康玮 发布时间:2018-12-10

  近日,2018国际电子器件大会(IEDM)在美国旧金山召开。会上,微电子所刘明院士科研团队展示了28纳米嵌入式阻变存储器可靠性优化以及基于HfZrO铁电FinFET器件的最新研究成果。  

  对于新型存储器RRAM,初始电形成过程会增加电路设计复杂度,带来可靠性问题,一直是工业界和科研界研究的热点。刘明院士团队在RRAM方向的研究具有丰富的经验,针对28纳米的1Mb RRAM测试芯片(IEDM 2017 2.4.1),提出了高温forming的编程方法,可以将平均forming电压从2.5V以上降为1.7V。由于高温forming过程中细丝内残留的氧离子大幅减少,编程之后由于氧离子和氧空位复合造成的电阻弛豫效应得到消除,器件的保持特性得到了40以上的大幅提升。 

针对先进工艺节点的嵌入式存储器缺失问题,刘明院士团队与殷华湘研究员合作提出了基于HZO铁电FinFET的混合存储器件。该器件在电荷俘获模式下,表现出高耐久性(>1012),高操作速度(<20ns),良好的数据保持特性(104@85oC),与DRAM的性能相近,为在SOC芯片及CPU芯片中集成嵌入式DRAM提供了可能。当器件工作在电筹翻转模式下的时候,器件表现出非常好的数据保持特性(>10年)以及对读取信号串扰的免疫能力,使该器件同时具有优越的不挥发存储特性。 

  基于上述成果的2篇研究论文入选2018国际电子器件大会。第一作者许晓欣博士、罗庆博士分别在大会上作了口头报告。 两篇论文的通讯作者均为吕杭炳研究员和刘明院士。 

  IEEE国际电子器件大会始于1954年,现已成为全球报道半导体及电子领域最新的科技、研发设计、制造、物理学及建模技术的主要论坛,旨在为产学研界的研究学者提供关于电子器件最新研究进展和研究成果的国际交流平台。     
 

1. 28纳米 RRAM测试芯片中采用高温forming的测试方法,将器件的forming电压降低至1.7V以下,显著提升了存储阵列的良率与可靠性

2. 基于HfZrO2铁电材料的Finfet结构1T DRAM,实现了1012以上20ns量级的快速擦写,以及85度下104秒的长时间保持,为在CPU中嵌入百兆级别的大缓存提供了新途径 

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