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什么是ffet?

该新内存如何针对现有的非易失性存储器堆叠。

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内存市场立即进入几个不同的方向。在一方面,尽管经历了业务的一些变化,但传统的记忆类型,这种DRAM和Flash,仍然是系统中的Workhorse技术。然后,一些供应商在市场上准备了下一代内存类型。

作为一个正在进行的系列的一部分,半导体工程将探索新的和传统的德赢娱乐网站【官方平台】存储技术的方向。在本期节目中,铁电存储器公司(Ferroelectric Memory Co.)首席执行长Stefan Müller接受半导体工程公司(Semiconductor Engineering)采访,德赢娱乐网站【官方平台】讨论了存储技术和其他话题。Startup FMC正在开发铁电FETs (FeFETs),一种新型的存储类型。该技术也可以应用于逻辑。以下是那次谈话的摘录。

SE:市场上有几种类型的记忆。例如,NOR闪存通常用于嵌入式应用程序中的代码存储。嵌入式也不用于微控制器(MCU)和其他设备。这里有什么挑战?

Müller.:关于现有的记忆解决方案,随着摩尔法的行业游行,几个障碍正在上升。目前的嵌入式NVM或者envm市场由嵌入式NOR型主导闪光,这是一下工作,很长一段时间。但是,随着更高级的流程节点,嵌入式NOR闪烁在逻辑基础技术之上的成本增加了成本。当您穿过技术节点时,特别是在32nm,28nm和22nm处发生的高k金属门(HKMG)过渡,挑战是使常规逻辑晶体管和闪存器件共存的挑战相同的硅。这更加复杂和昂贵。此外,嵌入式NVM技术现在必须有可能与各种高级过程和基板一起使用finFET或者FD-SOI.。最重要的是,由于内在静电,传统的嵌入式闪光或EFLASH电池及其高压泵在写操作期间不会缩放并保持耗电。

SE:其他内存类型的挑战是什么?

Müller.: 在里面德拉姆世界,有重大的技术挑战是克服,特别是当你看着1xnm及以后的缩放时。DRAM仍然基于1T-1C存储器单元,该存储单元具有缩放故障,并且由于堆叠电容器为其具有特定的成本加法器。此外,它显然是挥发性的,因此即使在空闲状态下也消耗功率。关于独立NVM NAND Flash,该行业正在推动与Samsung,Micron和Toshiba这样的公司的3D集成。3d nand.很困难,需要高度定制的过程流动和晶圆厂。该行业仍在学习如何在高容量中生成3D NAND,并经历从2D到3D转换的生长疼痛。

SE:FMC正在开发一种名为FEFET的新技术。FMC的内存技术基于氧化铪的铁电性质。FEFET与传统的铁电柱(FRAM)不同?

Müller.:标准FRAM基于1T-1C存储器电池,其中铁电膜在电容器中实现。由于只能使用平面电容器,传统的铁电薄膜不可扩展,FRAM没有缩小超过130nm技术节点。这阻止了传统的FRAM来自广泛的采用。相比之下,来自FMC的氧化铪的FEFET是一个完全不同的存储器电池,其中铁电实际替换CMOS晶体管的栅极电介质。因此,在5nm以下稀释的铁电膜厚度下,因此它可扩展到最新的技术节点。FMC旨在最终达到长期内进入大众市场的新潮流记忆。

FMC正在开发一种单晶体管(1T) FeFET。什么是FeFET?

Müller.你可以把FeFET想象成一个逻辑晶体管,即使在断电的情况下也能保持其逻辑状态。一般来说,你可以用铁电材料代替传统的逻辑栅极电介质,铁电材料可以记住它所暴露的电场。有了FMC专有的氧化铪,标准栅极电介质就可以制成铁电的——甚至薄膜厚度可以与标准逻辑晶体管的薄膜厚度相媲美。这种专有的氧化铪与目前和未来使用HKMG的所有工艺集成得非常好。因此,一个可伸缩的铁电场效应晶体管最终成为可能。

Feram.
图1:FeFET (n型)功能。当铁电极化点向下(左)时,电子反转沟道区域,永久地使FeFET进入“on”状态。如果极化指向上(中间),就会产生永久积累,FeFET处于“关”状态。来源:融合。

SE:根据FMC的FEFET,提供低功耗的快速切换。FMC表示,每位写入能量提供1,000倍的提高。它是如何工作的?

Müller.在fefet中,一个永久的偶极子在栅极介质内部形成,将铁电晶体管的阈值电压分裂为两个稳定状态。因此,二进制状态可以存储在fefet中,就像在闪存单元中一样。然而,由于FeFETs添加到现有的HKMG技术设备套件只需要很少的掩模,eNVM能力的添加成本远远低于eFlash。fefet从一种状态切换到另一种状态所需的电压范围为3至5伏,使该技术可扩展,并减少了对高压电荷泵的需求。由于开关仅仅是低程序电压下的场驱动效应,eNVM要求理论上写操作的最低功耗。

SE:新兴的下一代逻辑晶体管类型之一称为负电容(NC)FET或NC FinFET。NC FET承诺提供低功耗和陡峭的子阈值摆动。与FFET一样,NC FET使用与其他掺杂剂的铁电和铪基材料。GlobalFoundries和其他人正在探索NC FET。你可以使用你的铁电材料制作NC FET吗?

Müller.: 绝对地。NC FET目前正是由于铁电HFO 2和FEFET而获得的显着动力。这种方式的不同之处在于你必须使用略微不同的门堆叠;但是,仍然可以基于铁电hfo²。如果基于铁电HFO²的NC FET确实可以实施,它将是一个行业革命。

se:还有什么?

Müller.:FMC目前正在专注于FEFET。这是也使NC FET工作的基本先决条件。

SE:现在,FMC专注于内存应用程序的FEFET。FFET的挑战是什么?

Müller.:FEFET面临相同的障碍,因为所有新提出的嵌入式记忆成本,性能,可靠性,产量,可易于生产力和客户采用。FMC认为FFET开始显示出显着的价值与其他现有和新的嵌入式NVM技术。

SE:FMC正在制定具有多个合作伙伴的FEFET技术,包括GlobalFoundries以及Namlab,材料研发院。到目前为止,你和你的合作伙伴有什么表现?

Müller.:GlobalFoundries已经在其高卷28nm HKMG过程中展示了全功能FMC FEFET内存阵列。一份联合论文在2016年12月介绍了IEDM会议,突出了绩效和可靠性。在今年计划计划全球化的额外FEFET实验和GMBC之间的实验。

SE:GlobalFoundries还讨论了在其22nm FD-SOI平台内集成了FEFET技术。FFET的有针对性市场是什么?

Müller.:首先,FMC旨在瞄准嵌入式NVM空间。将其变成全部生产的速度将通过客户兴趣和采用来确定。一般来说,该概念也可能是独立的NVM和DRAM市场的有趣和可行的。但是,这些不是FMC的焦点市场。

SE:除了GlobalFoundries之外,你们会和其他代工厂合作FeFETs吗?

Müller.:FMC目前仅与GlobalFoundries进行。但是,我们预计FEFET技术将通过多种制造伙伴广泛部署。

SE:在晶圆厂制作FeFETs,需要特殊设备吗?或者你能用现有的设备吗?

Müller.:原则上,任何HKMG FAB都应该能够制造FFFET。没有开发开发所需的专用设备。但是,为了使FEFET斜坡到生产,可能需要修改现有工具和工具优化,具体取决于各个工厂。

SE:简要地说,你如何制作FFET?

Müller.正如今年IEDM发布的,目前在标准CMOS逻辑旁边嵌入FeFET只需要两个额外的掩模。由于FMC的FeFETs实际上源自CMOS基线工艺,与其他新兴存储技术相比,易于集成是FeFETs的主要优势。

SE:在工厂中的FFETS是否具有挑战性或昂贵?

Müller.:FMC在过去几年中获得了重大诀窍,以克服FEFET挑战。

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1评论

memister 说:

对于待机功耗的问题不是低VT的泄漏?

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