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近日，由ARM 分拆出來的公司 Cerfe Labs Inc.（德克薩斯州奧斯汀）發(fā)布了關(guān)于鐵電材料進(jìn)展的最新消息，行業(yè)稱贊其工作是一項(xiàng)突破，因?yàn)樗鼘⒃试S鐵電非易失性存儲(chǔ)器擴(kuò)展到當(dāng)前的 CMOS 工藝節(jié)點(diǎn)。

Cerfe 高管 Lucian Shifren 和 Greg Yeric 以及合作伙伴公司 Symetrix Corp.（科羅拉多斯普林斯，科羅拉多州）的 Carlos Paz de Araujo 教授聲稱已經(jīng)確定了一種具有足夠低退火溫度的自發(fā)鐵電材料，適用于 FeFET 和 FeRAM 器件使用領(lǐng)先的 CMOS 工藝節(jié)點(diǎn)制造。

作者繼續(xù)表示，該技術(shù)可用于 DRAM 和 3D-NAND 應(yīng)用，甚至可用于非易失性邏輯晶體管，這可能會(huì)影響高能效系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

更新沒有識(shí)別一種或多種材料，而是談?wù)?ldquo;真正的”或自發(fā)的鐵電材料，它們提供低泄漏和無應(yīng)變的低電壓鐵電體。

根據(jù)更新，設(shè)備是使用工程鐵電材料和設(shè)備工程的組合制造的。顯示的結(jié)果具有 400C 的最高退火溫度，只需保持幾分鐘而不是幾小時(shí)。

Cerfe 聲稱它有多個(gè)“旋鈕”可以操作來調(diào)整材料——包括退火溫度、成分、燒結(jié)和摻雜——并且正在向 350C 的退火溫度邁進(jìn)。

“我們將結(jié)果稱為‘SNAP Ferro’。SNAP Ferro 可以集成在兩個(gè)電極之間，用于標(biāo)準(zhǔn) FeRAM 類設(shè)備，并且還與所有 CMOS 節(jié)點(diǎn)兼容，并添加了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的界面氧化物，”作者說。

結(jié)果涵蓋了在 0.2V 和 8V 之間可調(diào)的遲滯窗口、據(jù)稱處于商業(yè)可行水平的泄漏電流和高溫操作。

該更新沒有提供用于定義 SNAP FeRAM 和 FeFET 器件的最小平面幾何形狀的詳細(xì)信息，但鑒于這項(xiàng)工作是在實(shí)驗(yàn)室完成的，它們不太可能接近前沿。

作者表示，SNAP Ferro 堆棧的厚度為 40 到 50 納米，但這受到實(shí)驗(yàn)室旋涂工藝的限制，可以做得更薄。

盡管最著名的是研究不同的非易失性存儲(chǔ)器，即基于金屬氧化物系統(tǒng)中莫特躍遷的相關(guān)電子存儲(chǔ)器，但 Cerfe 名稱是相關(guān)電子 RAM 和鐵電體的縮寫。

作者指出，1990 年代使用的鐵電材料需要比 130 納米以上工藝節(jié)點(diǎn)可接受的更高的退火溫度。結(jié)果，鐵電非易失性存儲(chǔ)器近來已不再使用。目前，人們對(duì)作為鐵電材料的鉿鋯氧化物以及由應(yīng)變和/或空位缺陷引起的鐵電性產(chǎn)生了濃厚的興趣。

然而，作者對(duì) HfZrO 持批評(píng)態(tài)度，指出它不是鐵電材料，而是一種具有亞穩(wěn)態(tài)的材料，表現(xiàn)出鐵電特性，并且所需的高開關(guān)場(chǎng)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致材料擊穿。談到 HfZrO 和氮化鋁，作者說：“我們沒有看到或相信這些材料有解決方案的空間。”

ReRAM的新進(jìn)展

近日，Weebit Nano Ltd. (Hod Hasharon, Israel) 展示了 ovonic 閾值開關(guān) (OTS) selector與其基于氧化物的 ReRAM 非易失性存儲(chǔ)器的集成。

該公司宣布打算在 2020 年 2 月優(yōu)化其氧化硅 ReRAM的selector。

Weebit 與開發(fā)合作伙伴CEA-Leti合作。CEA-Leti 在為相變存儲(chǔ)器陣列創(chuàng)建 OTS selector方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

OTS 通常是基于電極交叉點(diǎn)的鍺硒，因此它可以位于所選存儲(chǔ)單元的下方或上方。

selector在兩端存儲(chǔ)器中起著關(guān)鍵作用，因?yàn)樗x擇被尋址的存儲(chǔ)器單元并防止繞過選定單元通過陣列的潛路徑。

Weebit 說，它將實(shí)現(xiàn) 3D 內(nèi)存堆疊和交叉內(nèi)存架構(gòu)。

Weebit 斷言，在嵌入式存儲(chǔ)器的情況下，晶體管通常用作選擇器設(shè)備。但在獨(dú)立存儲(chǔ)器的情況下，這在芯片面積方面成本太高。OTS 交叉點(diǎn)開關(guān)允許選擇器與存儲(chǔ)單元堆疊并啟用 4F2 的位單元大小。

“Weebit 將 ReRAM 與 OTS selector相結(jié)合，有望擴(kuò)展到新內(nèi)存芯片所需的先進(jìn)工藝和高內(nèi)存密度，”Objective Analysis 的 Jim Handy 在 Weebit 發(fā)表的一份聲明中說。

Weebit 首席執(zhí)行官 Coby Hanoch 在同一份聲明中表示：“我們看到了獨(dú)立ReRAM 的廣泛機(jī)會(huì)，從 NOR 閃存到存儲(chǔ)級(jí)存儲(chǔ)器，在一系列領(lǐng)域。鑒于我們對(duì)獨(dú)立解決方案的 2024 年目標(biāo)，我們預(yù)計(jì)其他機(jī)會(huì)也會(huì)出現(xiàn)。”

Hanoch 表示，Weebit 近期專注于開發(fā)嵌入式內(nèi)存模塊，正在取得進(jìn)展。

這幾種新型存儲(chǔ)取得突破

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