Memorie ULTRARAM demonstrată pentru prima dată pe plăci de siliciu

Știri: microelectronică

Ianuarie 13 2022

Un tip de memorie brevetat pentru computer, cunoscut sub numele de ULTRARAM, a fost demonstrat pentru prima dată pe plăci de siliciu, reprezentând un pas către fabricarea sa la scară largă (Peter D. Hodgson et al, „ULTRARAM: A Low-Energy, High-Endurance, Compound -Semiconductor Memory on Silicon', Advanced Electronic Materials: 10.1002/aelm.202101103).

ULTRARAM combină nevolatilitatea unei memorie de stocare a datelor, cum ar fi flash-ul, cu viteza, eficiența energetică și rezistența unei memorie de lucru precum memoria dinamică cu acces aleatoriu (DRAM). Pentru a face acest lucru, utilizează proprietățile semiconductorilor compuși pentru a produce o memorie nevolatilă cu potențialul de a realiza o stocare rapidă a electronilor cu energie ultrascăzută într-o poartă plutitoare accesată printr-o heterostructură de tunel rezonantă cu triplă barieră.

Brevetat inițial în SUA, brevetele suplimentare asupra tehnologiei sunt în curs de desfășurare pe piețele tehnologice cheie din întreaga lume. Cu toate acestea, din cauza maturității industriei de fabricare a cipurilor de siliciu și a costului de mai multe miliarde de dolari pentru construirea fabricilor de cipuri, implementarea oricărei tehnologii electronice digitale pe plăcile de siliciu este esențială pentru comercializarea acesteia.

Acum, într-o colaborare în Marea Britanie între Departamentele de Fizică și Inginerie de la Universitatea Lancaster și Departamentul de Fizică de la Universitatea Warwick, ULTRARAM a fost implementat pentru prima dată pe un substrat de siliciu (un pas vital către o producție de masă rentabilă).

„ULTRARAM pe siliciu reprezintă un progres uriaș pentru cercetarea noastră, depășind provocările foarte semnificative ale materialelor legate de nepotrivirea mare a rețelei cristaline, schimbarea de la semiconductor elemental la compus și diferențele de contracție termică”, spune profesorul Manus Hayne de la Departamentul de Fizică din Lancaster, care conduce muncă.

Imagine: Conceptul dispozitivului ULTRARAM: secțiune transversală schematică a unui dispozitiv cu straturi de material corespunzătoare. Poarta plutitoare (FG), structura de tunel rezonant cu triplă barieră (TBRT) și canalul de citire sunt evidențiate. Săgețile indică direcția fluxului de electroni în timpul operațiunilor de program/ștergere.

Creșterea probei folosind epitaxia fasciculului molecular (MBE) începe cu depunerea unui strat de nucleare cu antimoniură de aluminiu (AlSb) pentru a însămânța creșterea unui strat tampon de antimoniură de galiu (GaSb), urmată de epistraturile de memorie III-V. Memoriile fabricate cu o singură celulă arată un contrast clar de stare logică 0/1 după un program de ≤10 ms de durată/pulsuri de ștergere de ≈2.5 V (o viteză de comutare remarcabil de rapidă pentru dispozitivele de 10 µm și 20 µm). Mai mult, combinația de joasă tensiune și capacitatea mică a dispozitivului pe unitate de suprafață are ca rezultat o energie de comutare care este ordine de mărime mai mică decât DRAM și flash, pentru o anumită dimensiune a celulei.

Testarea extinsă a dispozitivelor dezvăluie timpi de păstrare (stocare) a datelor (extrapolați) de peste 1000 de ani, viteza de comutare rapidă (pentru dimensiunea dispozitivului) și rezistența la ciclul de ștergere a programului fără degradare de peste 107 cicluri de programare/stergere (de 100-1000 de ori mai bune decat memoria flash). Această performanță pentru dispozitivele ULTRARAM pe plachete de siliciu depășește de fapt rezultatele foarte recente pentru dispozitive similare pe substraturi semiconductoare compuse cu arseniură de galiu (GaAs), spun cercetătorii.

Vezi articole conexe:

Tunnel rezonant III-V pentru ULTRARAM

Universitatea Lancaster arată cum memoria nevolatilă cu tunel rezonant InAs/AlSb consumă de 100 de ori mai puțină energie de comutare decât DRAM

Etichete: AlSb GaSb EBP

Vizitați: https://doi.org/10.1002/aelm.202101103

Sursa: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2022/jan/ultraram-130122.shtml