2023-ൽ നടന്ന 70-ാമത് ഇന്റർനാഷണൽ സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് കോൺഫറൻസിൽ മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിന്റെ പുതിയ ഹാഫ്നിയം അധിഷ്ഠിത ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറി ചിപ്പ് അനാച്ഛാദനം ചെയ്തു.

ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സിലെ അക്കാദമിഷ്യൻ ലിയു മിംഗ് വികസിപ്പിച്ച് രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ഒരു പുതിയ തരം ഹാഫ്നിയം അധിഷ്ഠിത ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറി ചിപ്പ്, 2023-ൽ ഐഇഇഇ ഇന്റർനാഷണൽ സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് സർക്യൂട്ട്സ് കോൺഫറൻസിൽ (ISSCC) അവതരിപ്പിച്ചു, ഇത് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിന്റെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന തലമാണ്.

ഉപഭോക്തൃ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, ഓട്ടോണമസ് വാഹനങ്ങൾ, വ്യാവസായിക നിയന്ത്രണം, ഇന്റർനെറ്റ് ഓഫ് തിംഗ്സിനായുള്ള എഡ്ജ് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള എംബഡഡ് നോൺ-വോളറ്റൈൽ മെമ്മറി (eNVM) SOC ചിപ്പുകൾക്ക് ഉയർന്ന ഡിമാൻഡാണ്. ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യത, വളരെ കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, ഉയർന്ന വേഗത എന്നിവയാണ് ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറി (FeRAM) യുടെ ഗുണങ്ങൾ. തത്സമയം വലിയ അളവിൽ ഡാറ്റ റെക്കോർഡിംഗ്, പതിവ് ഡാറ്റ വായന, എഴുത്ത്, കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, എംബഡഡ് SoC/SiP ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. PZT മെറ്റീരിയലിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറി വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനം നേടിയിട്ടുണ്ട്, പക്ഷേ അതിന്റെ മെറ്റീരിയൽ CMOS സാങ്കേതികവിദ്യയുമായി പൊരുത്തപ്പെടാത്തതും ചുരുക്കാൻ പ്രയാസമുള്ളതുമാണ്, ഇത് പരമ്പരാഗത ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറിയുടെ വികസന പ്രക്രിയയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, കൂടാതെ എംബഡഡ് ഇന്റഗ്രേഷന് ഒരു പ്രത്യേക പ്രൊഡക്ഷൻ ലൈൻ പിന്തുണ ആവശ്യമാണ്, വലിയ തോതിൽ ജനപ്രിയമാക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. പുതിയ ഹാഫ്നിയം അധിഷ്ഠിത ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറിയുടെ മിനിയേച്ചറബിലിറ്റിയും CMOS സാങ്കേതികവിദ്യയുമായുള്ള അതിന്റെ അനുയോജ്യതയും അതിനെ അക്കാദമിയയിലും വ്യവസായത്തിലും പൊതുവായ ആശങ്കയുടെ ഒരു ഗവേഷണ കേന്ദ്രമാക്കി മാറ്റുന്നു. ഹാഫ്നിയം അധിഷ്ഠിത ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറി അടുത്ത തലമുറയിലെ പുതിയ മെമ്മറിയുടെ ഒരു പ്രധാന വികസന ദിശയായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. നിലവിൽ, ഹാഫ്നിയം അധിഷ്ഠിത ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറിയുടെ ഗവേഷണത്തിന് ഇപ്പോഴും പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന് അപര്യാപ്തമായ യൂണിറ്റ് വിശ്വാസ്യത, പൂർണ്ണമായ പെരിഫറൽ സർക്യൂട്ടുള്ള ചിപ്പ് രൂപകൽപ്പനയുടെ അഭാവം, ചിപ്പ് ലെവൽ പ്രകടനത്തിന്റെ കൂടുതൽ പരിശോധന, ഇത് eNVM-ൽ അതിന്റെ പ്രയോഗത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.
 
എംബഡഡ് ഹാഫ്നിയം അധിഷ്ഠിത ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറി നേരിടുന്ന വെല്ലുവിളികൾ ലക്ഷ്യമിട്ട്, ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് മൈക്രോഇലക്ട്രോണിക്സിലെ അക്കാദമിഷ്യൻ ലിയു മിംഗിന്റെ സംഘം, CMOS-ന് അനുയോജ്യമായ ഹാഫ്നിയം അധിഷ്ഠിത ഫെറോഇലക്ട്രിക് മെമ്മറിയുടെ വലിയ തോതിലുള്ള സംയോജന പ്ലാറ്റ്‌ഫോമിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ലോകത്ത് ആദ്യമായി മെഗാബ്-മാഗ്നിറ്റ്യൂഡ് ഫെറാം ടെസ്റ്റ് ചിപ്പ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത് നടപ്പിലാക്കി, 130nm CMOS പ്രക്രിയയിൽ HZO ഫെറോഇലക്ട്രിക് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ വലിയ തോതിലുള്ള സംയോജനം വിജയകരമായി പൂർത്തിയാക്കി. താപനില സെൻസിംഗിനായി ഒരു ECC-അസിസ്റ്റഡ് റൈറ്റ് ഡ്രൈവ് സർക്യൂട്ടും ഓട്ടോമാറ്റിക് ഓഫ്‌സെറ്റ് എലിമിനേഷനായി ഒരു സെൻസിറ്റീവ് ആംപ്ലിഫയർ സർക്യൂട്ടും നിർദ്ദേശിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ 1012 സൈക്കിൾ ഡ്യൂറബിലിറ്റിയും 7ns റൈറ്റ്, 5ns റീഡ് സമയവും കൈവരിക്കുന്നു, അവ ഇതുവരെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിട്ടുള്ളതിൽ വച്ച് ഏറ്റവും മികച്ച ലെവലുകളാണ്.
 
"1012-സൈക്കിൾ എൻഡുറൻസും 5/7ns ECC-അസിസ്റ്റഡ് ഡാറ്റ റിഫ്രഷും ഉപയോഗിച്ച് വായിക്കാനും എഴുതാനും കഴിയുന്ന ഒരു 9-Mb HZO-അധിഷ്ഠിത എംബഡഡ് FeRAM" എന്ന പ്രബന്ധം ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, കൂടാതെ ഓഫ്‌സെറ്റ്-റദ്ദാക്കിയ സെൻസ് ആംപ്ലിഫയർ "ISSCC 2023-ൽ തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെട്ടു, കൂടാതെ കോൺഫറൻസിൽ പ്രദർശിപ്പിക്കേണ്ട ISSCC ഡെമോ സെഷനിൽ ചിപ്പ് തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെട്ടു. പ്രബന്ധത്തിന്റെ ആദ്യ രചയിതാവ് യാങ് ജിയാങ്‌ഗോ ​​ആണ്, അനുബന്ധ രചയിതാവ് ലിയു മിംഗ് ആണ്.
 
ബന്ധപ്പെട്ട പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ചൈനയിലെ നാഷണൽ നാച്ചുറൽ സയൻസ് ഫൗണ്ടേഷൻ, ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക മന്ത്രാലയത്തിന്റെ നാഷണൽ കീ റിസർച്ച് ആൻഡ് ഡെവലപ്‌മെന്റ് പ്രോഗ്രാം, ചൈനീസ് അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിന്റെ ബി-ക്ലാസ് പൈലറ്റ് പ്രോജക്റ്റ് എന്നിവ പിന്തുണ നൽകുന്നു.
(9Mb ഹാഫ്നിയം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള FeRAM ചിപ്പിന്റെയും ചിപ്പ് പ്രകടന പരിശോധനയുടെയും ചിത്രം)