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SK海力士和博世都看好的存儲技術(shù)

2020-11-20
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: SK海力士 博世 存儲技術(shù)

  MVentures和imec.xpand以及韓國存儲器制造商SK Hynix,Robert Bosch Venture Capital和TEL Venture Capital等企業(yè)和投資機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)了對位于德累斯頓的Ferroelectric Memory的B系列投資,,現(xiàn)有投資者eCapital也參與了本輪融資,。

  Ferroelectric Memory GmbH公司首席執(zhí)行官Ali Pourkeramati表示,這筆資金將用于促進(jìn)鐵電存儲器在三個(gè)領(lǐng)域的部署:嵌入式非易失性存儲器,、存儲類存儲器和存內(nèi)計(jì)算應(yīng)用程序,。FMC計(jì)劃擴(kuò)大在德累斯頓的市場,并擴(kuò)大其在美國和亞洲的國際業(yè)務(wù),。

  “我們已經(jīng)為所有應(yīng)用創(chuàng)建了IP,,” Pourkeramati告訴eeNews Europe?!拔覀冋谂c客戶進(jìn)行討論,。”

  Pourkeramati表示,,在嵌入式應(yīng)用中,,F(xiàn)eFET可以替代嵌入式閃存和MRAM(最小至7nm)?!拔覀円部梢允褂眉{米線,,因?yàn)樵摯鎯ζ骰谘趸x(hafnium oxide),。”

  FMC的FeFET利用氧化鉿的鐵電特性(通常在CMOS中作為絕緣體進(jìn)行部署)將標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶體管轉(zhuǎn)換為存儲單元,。它們還可以根據(jù)摩爾定律進(jìn)行縮放,,同時(shí)具有低功耗和溫度穩(wěn)定性的特點(diǎn)。與磁性RAM相比,,這還提供了不需要在工廠中使用其他材料的優(yōu)勢,。除了這些特性,F(xiàn)eFET還具有抗磁性和高抗輻射性,。

  該公司表示,,其鐵電非易失性存儲器將用作物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的微控制器的片上存儲器,這些微控制器用于從消費(fèi)類產(chǎn)品到汽車和航空等整個(gè)行業(yè)領(lǐng)域,。

  他們指出,,現(xiàn)有的非易失性存儲器閃存實(shí)現(xiàn)起來很復(fù)雜,并且預(yù)計(jì)不會擴(kuò)展到最先進(jìn)的過程,。相比之下,,F(xiàn)MC的存儲技術(shù)直接源自標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù),并且在不占用許多額外掩模的情況下具有區(qū)域高效性,。

  該公司之前曾表示,,我其非易失性存儲技術(shù)以快1,000倍的速度和千分之一的功耗的特性,滿足行業(yè)當(dāng)前和未來需求,,同時(shí)大大降低了制造成本,。

  FMC與德累斯頓的Globalfoundries合作,生產(chǎn)其早期的存儲陣列和原型,。公司的制造工藝通常采用40nm CMOS,。Pourkeramati說。他進(jìn)一步指出,,F(xiàn)MC現(xiàn)在也在與亞洲多個(gè)晶圓代工合作,,但拒絕透露公司名稱。Pourkeramati說,,亞洲的一家晶圓代工廠對提供FeFET作為嵌入式存儲器選項(xiàng)的可能性特別感興趣,。“我們可以使用AI,,CPU,,GPU和移動(dòng)應(yīng)用處理器?!?/p>

  FMC計(jì)劃采用分層的知識產(chǎn)權(quán)方法推向市場,。這將包括過程IP,設(shè)備IP和設(shè)計(jì)IP,。

  該路線圖將于2023年首次面向消費(fèi)類應(yīng)用在28nm平面CMOS上使用FeFET存儲器,,隨后是物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)應(yīng)用,,然后是汽車應(yīng)用。

  Pourkeramati說,,他對那些對FeFET技術(shù)的潛在影響有明顯興趣的投資者的戰(zhàn)略性質(zhì)感到滿意。MVentures是性能材料公司默克(Merck)的風(fēng)險(xiǎn)投資部門,。SK Hynix是存儲器組件的領(lǐng)先供應(yīng)商,,TEL Ventures是東京電子有限公司的風(fēng)險(xiǎn)投資部門,東京電子有限公司是最大的半導(dǎo)體制造設(shè)備供應(yīng)商之一,。

  延伸閱讀:FeFET將改變下一代存儲格局,?

  在所熟知的材料之中,鐵電柵場效應(yīng)晶體管(Ferroelectric gate field-effect transistors, FeFETs)做新一代閃存是很有前途的,。

  新一代鐵電存儲器的發(fā)展勢頭正在形成,,這將改變下一代存儲格局。

  通常,,鐵電體與一種存儲器類型——鐵電存儲器ferroelectric RAMs (FRAMs) 有關(guān),。20世紀(jì)90年代后期,由幾家供應(yīng)商推出的FRAM是低功耗,、非易失性設(shè)備,,但它們也僅限于小眾應(yīng)用,無法在130納米以上擴(kuò)展,。

  FRAM繼續(xù)生產(chǎn)的同時(shí),,業(yè)界也在開發(fā)另一種類型的鐵電存儲器。FeFET及其相關(guān)技術(shù)沒有使用傳統(tǒng)FRAM使用的材料,,而是利用氧化鉿(也稱為鐵電鉿氧化物)的鐵電特性,。(FeFET和邏輯晶體管FinFET不同)。

  不過,,就研發(fā)階段而論,,F(xiàn)eFET本身并不是一個(gè)新器件。對于FeFET,,其主要原理是在現(xiàn)有的邏輯晶體管上采用基于氧化鉿基的High-K(高K)柵電介質(zhì)+Metal Gate(金屬柵)電極疊層技術(shù),,然后將柵極絕緣體改性成具有鐵電性質(zhì)。得到的FeFET晶體管具有相同的結(jié)構(gòu),,但是具有可擴(kuò)展,、低功率和非易失性等特性。從理論上講,,應(yīng)該比當(dāng)前的嵌入式閃存更好,。

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  FRAM被廣泛誤解,因?yàn)殍F電材料不是鐵磁性的,。FMC公司的Müller解釋說:“鐵電存儲器僅使用電場來寫入應(yīng)用程序,,沒有電流流過,。所有其他新出現(xiàn)的存儲器,如電阻式RAM,、相變存儲器和MRAM都是通過驅(qū)動(dòng)存儲器單元的電流來寫入的,。

  FRAM利用鐵電晶體的鐵電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。鐵電效應(yīng)是指在鐵電晶體上施加一定的電場時(shí),,晶體中心原子在電場的作用下運(yùn)動(dòng),,并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)電場從晶體移走后,,中心原子會保持在原來的位置,。這是由于晶體的中間層是一個(gè)高能階,中心原子在沒有獲得外部能量時(shí)不能越過高能階到達(dá)另一穩(wěn)定位置,,因此FRAM保持?jǐn)?shù)據(jù)不需要電壓,,也不需要像DRAM一樣周期性刷新。由于鐵電效應(yīng)是鐵電晶體所固有的一種偏振極化特性,,與電磁作用無關(guān),,所以FRAM存儲器的內(nèi)容不會受到外界條件(諸如磁場因素)的影響,能夠同普通ROM存儲器一樣使用,,具有非易失性的存儲特性和無限的耐用性,,非常適合各種嵌入式芯片應(yīng)用。

  通常,,F(xiàn)RAM由基于鋯鈦酸鉛(PZT)的薄層鐵電薄膜組成,。Cypress說,PZT中的原子在電場中改變極性,,從而形成功率高效的二進(jìn)制開關(guān),。

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  然而,F(xiàn)RAM有一些問題,。穆勒說:”經(jīng)典的FRAM從材料的角度來看是異乎尋常的,。由于只有平面電容器可以使用,傳統(tǒng)的鐵電薄膜不可擴(kuò)展,,F(xiàn)RAM還沒有超出130納米技術(shù)節(jié)點(diǎn),。這阻止了傳統(tǒng)FRAM被廣泛采用?!?/p>

  由于FeFET與傳統(tǒng)FRAM不同,,支持者希望解決這些問題。幾年前,,這個(gè)行業(yè)偶然有了一個(gè)新的發(fā)現(xiàn),,即氧化鉿中的鐵電性質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn),在摻雜氧化鉿的過程中,,晶相可以穩(wěn)定,。FMC公司稱:”在這個(gè)晶相中,氧化鉿的氧原子可以存在于兩個(gè)穩(wěn)定的位置,,根據(jù)外加電場的極性向上或向下移動(dòng),。“

  氧化鉿是一種廣為人知的材料,。一段時(shí)間以來,,芯片制造商已經(jīng)使用氧化鉿作為28nm及以上邏輯器件中的高k /金屬柵極結(jié)構(gòu)的柵極堆疊材料。對于FeFET,,主要是利用鐵電鉿氧化物的特性,,而不是使用特殊材料創(chuàng)建新的器件結(jié)構(gòu),。

  例如,,在FMC的技術(shù)中,最理想的是采用現(xiàn)有的晶體管,。然后使用沉積工藝,,將硅摻雜的氧化鉿材料沉積到晶體管的柵極疊層中,產(chǎn)生鐵電性質(zhì),。FMC的方案也消除了對電容器的需求,,使單晶體管存儲單元或1T-FeFET技術(shù)成為可能。

  Müller說:”在FeFET中,,永久偶極子形成在本身內(nèi)柵介質(zhì),,將鐵電晶體管的閾值電壓分成兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài),因此,,二進(jìn)制狀態(tài)可以存儲在FeFET中,,就像在閃存單元中做的一樣?!?/p>

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  從理論上講,,該技術(shù)是令人信服的?!泵總€(gè)尖端晶體管都有氧化鉿,。這是門電介質(zhì)。如果巧妙地做到這一點(diǎn),,并改性氧化鉿,,實(shí)際上可以將邏輯晶體管轉(zhuǎn)換為非易失性晶體管,而這種晶體管在斷開電源時(shí)會失去一個(gè)狀態(tài),。斷電后仍然可以保持狀態(tài),。“

  FeFET仍處于研發(fā)階段,,尚未準(zhǔn)備好迎接黃金時(shí)代,。但如果確實(shí)有效的話,,消費(fèi)者在下一代的閃存世界中還有另一種選擇。3D XPoint,、FRAM,、MRAM、ReRAM等也在備選之中,。


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