Fe FET - Fe FET

Tento článek je o feroelektrické paměti s feroelektrickým hradlem FET. Informace o energeticky nezávislých paměťových zařízeních používajících feroelektrické kondenzátory viz Feroelektrická RAM.
Paměť počítače typy
Všeobecné
Nestálý
RAM
Historický
Energeticky nezávislé
ROM
NVRAM
Raná fáze NVRAM
Magnetický
Optický
Ve vývoji
Historický

A feroelektrický tranzistor s efektem pole (Fe FET) je typ tranzistor s efektem pole který zahrnuje a feroelektrický materiál vložený mezi hradlovou elektrodu a oblast vedení zdroje-odtoku zařízení ( kanál ). Trvalá polarizace elektrického pole ve feroelektrice způsobí, že tento typ zařízení udrží stav tranzistoru (zapnutý nebo vypnutý) bez jakéhokoli elektrického zkreslení.

Zařízení založená na FeFET se používají v FeFET paměť - typ jediného tranzistoru energeticky nezávislá paměť.

Popis

Použití feroelektrického zdroje (triglycin sulfát ) v pevné fázi paměti navrhli Moll a Tarui v roce 1963 pomocí a tenkovrstvý tranzistor.[1] Další výzkum proběhl v 60. letech, ale retenční charakteristiky zařízení na bázi tenkých vrstev byly neuspokojivé.[2] Brzy tranzistor s efektem pole použitá zařízení titaničnan bismutitý (Bi4Ti3Ó12) feroelektrický nebo Pb1-xLnXTiO3 (PLT ) a související směsné zironkonát / titaničitany (PLZT ).[2] Na konci roku 1980 Feroelektrická RAM byl vyvinut s použitím feroelektrického tenkého filmu jako kondenzátoru připojeného k adresujícímu FET.[2]

Paměťová zařízení založená na FeFET jsou čtena pomocí napětí pod donucovacím napětím pro feroelektrikum.[3]

Mezi problémy spojené s realizací praktického paměťového zařízení FeFET patří (od roku 2006): volba vysoké permitivity, vysoce izolační vrstvy mezi feroelektrickou energií a hradlem; problémy s vysokou remanentní polarizací feroelektrik; omezená retenční doba (přibližně několik dní, srov. požadováno 10 let).[4]

Za předpokladu, že lze odpovídajícím způsobem škálovat feroelektrickou vrstvu, se očekává, že se u paměťových zařízení založených na FeFET změní měřítko (zmenší), stejně jako u zařízení MOSFET; nicméně limit ~ 20 nm bočně smět existují ( superparaelectric limit, aka feroelektrický limit). Mezi další problémy se zmenšením funkce patří: snížená tloušťka filmu způsobující další (nežádoucí) polarizační efekty; vstřikování náboje; a svodové proudy.[4]

Výzkum a vývoj

Struktura 1 tranzistorové buňky FeRAM

V roce 2017 založeno na FeFET energeticky nezávislá paměť byl údajně postaven v 22 nm uzel pomocí FDSOI CMOS (plně vyčerpaný křemík na izolátoru ) s hafnium dioxid (HfO2) jako feroelektrika - nejmenší hlášená velikost buněk FeFET byla 0,025 μm2, zařízení byla postavena jako 32Mbitová pole, s použitím pulzů set / reset s trváním ~ 10ns při 4,2V - zařízení vykazovala výdrž 105 cykly a uchovávání dat až do 300 ° C.[5]

Od roku 2017 startup „Ferroelelectrc Memory Company“ se pokouší vyvinout paměť FeFET na komerční zařízení založené na oxidu hafničitém. Technologie společnosti je prohlašována za měřítko moderní uzel procesu velikosti a integrovat se do současných výrobních procesů, tj. HKMG, a je snadno integrovatelný do konvenčních procesů CMOS, vyžaduje pouze dvě další masky.[6]

Viz také

  • Feroelektrická RAM - RAM, která používá ferroelektrický materiál v kondenzátoru konvenční struktury DRAM

Reference

  1. ^ Park et al. 2016, §1.1.1, s.3.
  2. ^ A b C Park et al. 2016, §1.1.1, s.4.
  3. ^ Park et al. 2016, § 1.1.2, s. 6.
  4. ^ A b C Zschech, Ehrenfried; Whelan, Caroline; Mikolajick, Thomas, eds. (2005), Materiály pro informační technologie: zařízení, propojení a balení, Springer, str. 157 -
  5. ^ A b Dünkel, S. (prosinec 2017), „Velmi rychlá vestavěná technologie NVM založená na FeFET s extrémně nízkou spotřebou energie pro 22nm FDSOI a dále“, 2017 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), doi:10.1109 / IEDM.2017.8268425
  6. ^ Lapedus, Mark (16. února 2017), „Co jsou to FeFET?“, semiengineering.com

Zdroje

  • Park, Byung-Eun; Ishiwara, Hiroši; Okuyama, Masanori; Sakai, Shigeki; Yoon, Sung-Min, eds. (2016), „Transistorové paměti s efektem pole s ferroelektrickou bránou: Fyzika zařízení a aplikace“, Témata z aplikované fyziky, Springer (131)

Další čtení