FeFETs是什么?

内存市场会在几个不同的方向。在一个方面,传统的内存类型,这样的DRAM和闪存,仍然是主力技术系统尽管在商业经历一些变化。然后,一些供应商准备下一代记忆类型的市场。

进行的一个系列,半导体工程将探索新的和传统的内存技术发展的方向。首席执行官斯特凡•穆勒在这段,铁电存储器有限公司(FMC),坐下来与半导体工程讨论内存技术和其他话题。启动FMC发展铁电场效应晶体管(FeFETs),一个新的内存类型。这项技术也可以应用于逻辑。以下是摘录的谈话。

SE:市场上有几种类型的记忆。例如,和闪存通常用于代码存储在嵌入式应用程序。嵌入式也用于微控制器(mcu)和其他设备。这里的挑战是什么?

穆勒:对现有的内存解决方案,有几个障碍随着行业上升沿摩尔定律的游行。当前嵌入式NVM或由嵌入式NOR-type eNVM市场中占据主导地位闪光做这份工作好,将在很长一段时间。然而,嵌入式和flash增加成本的逻辑基础技术,扩展到更先进的流程节点。当你走过技术节点,特别是看着聚/锡安high-k金属门(HKMG)转变发生在32 nm, 28 nm和22 nm,挑战在于定期逻辑共存于同一硅晶体管和flash设备。这越来越复杂和昂贵。此外,嵌入式NVM技术现在有可能使用各种先进的流程和基质finFET或FD-SOI。最重要的是,由于内在的静电学,传统的嵌入式flash或eFlash细胞及其高压泵不规模和期间保持权力饿写操作。

SE:挑战与其他内存类型是什么?

穆勒:在动态随机存取记忆体世界,有重大技术挑战需要克服,尤其是当你看比例1 xnm和超越。DRAM仍然是基于1 t-1c麻烦扩展存储单元,并有一定的成本加法器由于多层电容器。此外,它显然是不稳定的,因此消耗力量甚至处于闲置状态。关于独立NVM NAND闪存,行业正努力推动3 d集成与三星这样的公司,微米和东芝的领先。3 d与非是很困难的,需要高度定制的流程流,晶圆厂。行业仍在学习如何产生3 d高容量NAND闪存,并正在经历成长的痛苦转变从2 d到3 d。

SE:融合正在研发一种新技术叫做FeFETs。融合的记忆技术是基于氧化铪的铁电性质。FeFET如何不同于一个传统的铁电随机存取存储器(弗拉姆号)?

穆勒:标准“弗拉姆”是基于1 t-1c存储单元中实现铁电薄膜电容器。弗拉姆号没有了130海里以外的技术节点由于只能使用平面电容和传统的铁电薄膜并不是可伸缩。这阻碍了传统弗拉姆号广泛采用。相比之下,基于氧化铪FeFET的融合是一个完全不同的记忆细胞的铁电取代CMOS晶体管的栅极绝缘层。与铁电薄膜厚度变薄下面5海里,因此可伸缩的最新技术节点。融合的目标是为新一波的铁电记忆最终达到向进入大众市场。

SE:一个有关晶体管(1 t) FeFET的融合发展。什么是象皮病T ?

穆勒:你可以认为FeFET的逻辑晶体管能够维持其逻辑状态即使力量。一般来说,你取代传统逻辑闸极介电层与铁电材料、介质,记得的电场被暴露。融合的专有氧化铪,标准的闸极介电层薄膜厚度可以ferroelectric-even比较中使用的一个标准逻辑晶体管。这种专有的氧化铪集成非常好利用HKMG所有当前和未来的过程。因此,一个可伸缩的铁电场效应晶体管终于成为可能。

图1:FeFET (n型)功能。当铁电极化点向下(左),电子转化通道区域,永久FeFET进入“on”状态。如果极化点(中间),创建永久性的积累和FeFET处于“关闭”状态。来源:融合。

SE: FeFETs,根据融合,在低功率提供快速交换。FMC说它提供了一个位/ 1000 x改善写作的能量。它是如何工作的呢?

穆勒:在FeFETs,形成一个永久偶极子在闸极介电层本身,把铁电晶体管的阈值电压分解为两个稳定状态。因此,二进制状态可以存储在FeFETs类似于它是如何在闪存单元完成。然而,随着增加FeFETs存在HKMG技术设备套件只需要很少的面具,eNVM能力比eFlash添加以低得多的成本。所需的电压开关FeFETs从一个国家到另一个在3至5伏的范围,使技术可伸缩和减少高压电荷泵的必要性。作为开关仅仅是一个字段程序较低电压驱动的影响,理论上eNVM要求最低功率可能写操作。

SE:一个新兴的下一代逻辑晶体管类型被称为负电容(NC)场效应晶体管或数控finFET。一个数控场效应晶体管承诺提供低功率和陡峭的亚阈值摆。像FeFETs数控场效应晶体管使用铁电和hafnium-based材料与其他掺杂物。GlobalFoundries和其他人正在探索数控场效应晶体管。你能使用你的铁电材料数控场效应晶体管?

穆勒:绝对的。目前数控场效应晶体管获得铁电体的重要动力正是因为高频振荡器²FeFET。在某种程度上的区别是,你必须使用稍微不同的门堆栈;然而,仍然什么都可以基于铁电高频振荡器²。如果数控场效应晶体管基于铁电高频振荡器²确实可以实现,这将是一个行业的革命。

SE:还有什么?

穆勒:目前专注于FeFET融合。这是基本的先决条件也使数控场效应晶体管的工作。

SE:现在,FMC是关注FeFET内存的应用程序。与FeFETs的一些挑战是什么?

穆勒:所有新FeFETs面临同样的障碍提出了嵌入式memories-cost,性能、可靠性、产量、易于制造,客户采用。FMC认为FeFETs开始显示重要的价值与其他现有的和新的嵌入式NVM技术。

SE: FMC发展FeFET技术与几个合作伙伴,包括GlobalFoundries NaMLab、材料研发的房子。到目前为止,你和你的合作伙伴展示了什么?

穆勒:GlobalFoundries已经证明了功能齐全的FMC FeFET内存数组的大容量28 nm HKMG过程。联合发表的一篇论文发表于2016年12月IEDM会议,强调了性能和可靠性。额外FeFET实验GlobalFoundries和融合之间的计划在今年。

SE: GlobalFoundries还谈到整合FeFET技术在其22纳米FD-SOI平台。FeFETs目标市场是什么?

穆勒:首先,FMC是针对嵌入式NVM空间。把它变成全面生产的速度将取决于客户利益和采用。一般来说,这个概念也可以独立NVM和DRAM市场有趣的和可行的。然而,这些都不是重点市场的融合。

SE:你会与其他铸造厂工作除了GlobalFoundries FeFETs吗?

穆勒:融合目前仅与GlobalFoundries。然而,我们所做的预测,FeFET技术将广泛部署在多个制造合作伙伴。

SE: FeFETs工厂,你需要特殊的设备吗?或者你可以使用现有的设备吗?

穆勒:原则上任何HKMG工厂应该能够制造FeFET。不需要专用设备开始发展。然而,为了坡道FeFET生产,可能需要修改现有的工具和工具优化取决于各自的工厂。

SE:简单地说,如何让FeFETs ?

穆勒发表在今年的IEDM,目前只需要两个额外的面具嵌入FeFET旁边标准CMOS逻辑。自FMC FeFETs实际上是来自于CMOS基准过程,易于集成是主要的优势FeFETs相比其他新兴内存技术。

SE:挑战还是贵FeFETs在工厂吗?

穆勒:融合获得了重大的技术在过去的几年中克服FeFET的挑战。

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