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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�。┌l(fā)布了關(guān)于鐵電材料進(jìn)展的最新消息，行業(yè)稱贊其工作是一項突破，因為它將允許鐵電非易失性存儲器擴展到當(dāng)前的 CMOS 工藝節(jié)點。

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，這可能會影響高能效系統(tǒng)的設(shè)計。

更新沒有識別一種或多種材料，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。

Cerfe 聲稱它有多個“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，但鑒于這項工作是在實驗室完成的，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，但這受到實驗室旋涂工藝的限制，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)點可接受的更高的退火溫度。結(jié)果，鐵電非易失性存儲器近來已不再使用。目前，人們對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 HfZrO 持批評態(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)場強會導(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 在為相變存儲器陣列創(chuàng)建 OTS selector方面積累了豐富的經(jīng)驗。

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

selector在兩端存儲器中起著關(guān)鍵作用，因為它選擇被尋址的存儲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，在嵌入式存儲器的情況下，晶體管通常用作選擇器設(shè)備。但在獨立存儲器的情況下，這在芯片面積方面成本太高。OTS 交叉點開關(guān)允許選擇器與存儲單元堆疊并啟用 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：“我們看到了獨立ReRAM 的廣泛機會，從 NOR 閃存到存儲級存儲器，在一系列領(lǐng)域。鑒于我們對獨立解決方案的 2024 年目標(biāo)，我們預(yù)計其他機會也會出現(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。

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