Fe FET - Fe FET

Эта статья о сегнетоэлектрической памяти с сегнетоэлектрическим затвором на полевом транзисторе. Для энергонезависимых запоминающих устройств, использующих сегнетоэлектрические конденсаторы, см. Сегнетоэлектрическое ОЗУ.
Память компьютера типы
Общий
Летучий
баран
Исторический
Энергонезависимая
ПЗУ
NVRAM
Ранняя стадия NVRAM
Магнитный
Оптический
В развитии
Исторический

А сегнетоэлектрический полевой транзистор (Fe FET) является разновидностью полевой транзистор это включает сегнетоэлектрик материал, зажатый между электродом затвора и проводящей областью исток-сток устройства ( канал ). Постоянная поляризация электрического поля в сегнетоэлектрике заставляет устройства этого типа сохранять состояние транзистора (включено или выключено) при отсутствии какого-либо электрического смещения.

Устройства на основе FeFET используются в FeFET память - тип одиночного транзистора энергонезависимая память.

Описание

Использование сегнетоэлектрика (триглицинсульфат ) в твердотельной памяти была предложена Моллем и Таруи в 1963 году с использованием тонкопленочный транзистор.[1] Дальнейшие исследования проводились в 1960-х годах, но удерживающие характеристики устройств на основе тонких пленок были неудовлетворительными.[2] Рано полевой транзистор на базе используемых устройств титанат висмута (Би4Ti3О12) сегнетоэлектрик, или Pb1-хLnИксTiO3 (PLT ) и родственные смешанные циронконат / титанаты (PLZT ).[2] В конце 1980 г. Сегнетоэлектрическое ОЗУ был разработан с использованием тонкой сегнетоэлектрической пленки в качестве конденсатора, подключенного к адресному полевому транзистору.[2]

Запоминающие устройства на основе FeFET считываются с использованием напряжений ниже коэрцитивного напряжения сегнетоэлектрика.[3]

Проблемы, связанные с реализацией практического устройства памяти на FeFET, включают (по состоянию на 2006 г.): выбор слоя с высокой диэлектрической проницаемостью и высокой изоляцией между сегнетоэлектриком и затвором; проблемы с высокой остаточной поляризацией сегнетоэлектриков; ограниченное время хранения (около нескольких дней, ср требуется 10 лет).[4]

При условии, что сегнетоэлектрический слой можно масштабировать соответствующим образом, ожидается, что устройства памяти на основе FeFET будут масштабироваться (сжиматься) так же, как и устройства MOSFET; однако предел ~ 20 нм по горизонтали май существуют ( сверхпараэлектрический предел, также известный как сегнетоэлектрический предел). Другие проблемы, связанные с усадкой, включают: уменьшение толщины пленки, вызывающее дополнительные (нежелательные) поляризационные эффекты; впрыск заряда; и токи утечки.[4]

Исследования и разработки

Структура 1-транзисторной ячейки FeRAM

В 2017 г. на базе FeFET энергонезависимая память сообщалось, что он был построен на 22 нм узел с использованием FDSOI CMOS (полностью истощен кремний на изоляторе ) с диоксид гафния (HfO2) как сегнетоэлектрик - наименьший размер ячейки FeFET, о котором сообщалось, составлял 0,025 мкм.2, устройства были построены как массивы 32 Мбит, с использованием импульсов установки / сброса длительностью ~ 10 нс при 4,2 В - устройства показали выносливость 105 циклы и сохранение данных до 300С.[5]

По состоянию на 2017 год стартап «Ferroelelectrc Memory Company» пытается превратить память FeFET в коммерческое устройство на основе диоксида гафния. Предполагается, что технология компании масштабируется до современных узел процесса размеров, и для интеграции с современными производственными процессами, т. е. HKMG, и легко интегрируется в обычные процессы CMOS, требуя только двух дополнительных масок.[6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Park et al. 2016 г., §1.1.1, стр.3.
  2. ^ а б c Park et al. 2016 г., §1.1.1, стр.4.
  3. ^ Park et al. 2016 г., П. 1.1.2, стр.6.
  4. ^ а б c Zschech, Ehrenfried; Уилан, Кэролайн; Миколаджик, Томас, ред. (2005), Материалы для информационных технологий: устройства, межкомпонентные соединения и упаковка, Springer, стр. 157.
  5. ^ а б Дюнкель, С. (декабрь 2017 г.), «Сверхнизкая сверхбыстрая встроенная технология NVM на основе FeFET для 22-нм FDSOI и выше», IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM), 2017 г., Дои:10.1109 / IEDM.2017.8268425
  6. ^ Лапедус, Марк (16 февраля 2017 г.), "Что такое FeFET?", semiengineering.com

Источники

  • Пак, Бён-Ын; Ишивара, Хироши; Окуяма, Масанори; Сакаи, Шигеки; Юн, Сон Мин, ред. (2016), «Воспоминания о полевом транзисторе с ферроэлектрическим затвором: физика устройства и приложения», Темы прикладной физики, Спрингер (131)

дальнейшее чтение

  • Ишивара, Хироши (2012), "FeFET и сегнетоэлектрическая память с произвольным доступом", Многофункциональные оксидные гетероструктуры, Дои:10.1093 / acprof: oso / 9780199584123.003.0012