फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रही है क्योंकि एआई वर्कलोड स्थायी लागत पर अधिक क्षमता, उच्च बैंडविड्थ और बेहतर ऊर्जा दक्षता प्रदान करने के लिए मेमोरी सिस्टम पर अभूतपूर्व दबाव डालता है।
जैसे-जैसे DRAM और SRAM जैसी पारंपरिक मेमोरी तकनीकों को स्केल करना कठिन होता जा रहा है, फेरोइलेक्ट्रिक दृष्टिकोण आशाजनक उम्मीदवारों के रूप में उभर रहे हैं क्योंकि वे कम-वोल्टेज ऑपरेशन को सघन 3D एकीकरण के रास्ते के साथ जोड़ सकते हैं।
उस पृष्ठभूमि के खिलाफ, imec दो पूरक प्रगति प्रस्तुत कर रहा है: लो-वोल्टेज फेरोइलेक्ट्रिक कैपेसिटर जो भविष्य में DRAM जैसी मेमोरी का समर्थन कर सकते हैं, और लंबवत स्टैक्ड FeFETs जो अगली पीढ़ी के AI सिस्टम के लिए कॉम्पैक्ट, उच्च-घनत्व मेमोरी आर्किटेक्चर की ओर इशारा करते हैं।
फेरोइलेक्ट्रिक कैपेसिटर को उच्च अवशेष ध्रुवीकरण (>40 μC/cm²) और सहनशक्ति (≥10¹³ चक्र), DRAM जैसी मेमोरी अनुप्रयोगों के लिए प्रमुख आवश्यकताओं को बनाए रखते हुए फेरोइलेक्ट्रिक परत स्केलिंग के माध्यम से कम-वोल्टेज (~ 1.3 V) संचालन को सक्षम करने के लिए दिखाया गया है।
एक अलग प्रदर्शन में, imec लंबवत रूप से स्टैक्ड IGZO-आधारित फेरोइलेक्ट्रिक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (FeFETs) के साथ उच्च-घनत्व 3D फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी की ओर एक कदम उठाता है।
यह कार्य FeFET मेमोरी कोशिकाओं के पांच-शब्द-पंक्ति वर्टिकल स्टैक का पहला कार्यात्मक प्रदर्शन प्रस्तुत करता है, जो उपकरणों को एक-दूसरे के ऊपर स्टैक करके भंडारण घनत्व को बढ़ाता है।
बैक-गेट के साथ डुअल-गेट कॉन्फ़िगरेशन पेश करके, imec इरेज़ दक्षता में सुधार करता है, जो FeFET तकनीक के लिए एक प्रमुख चुनौती है। वास्तुकला में यह नवाचार भविष्य के उच्च-घनत्व मेमोरी अनुप्रयोगों के लिए ऑक्साइड सेमीकंडक्टर-आधारित FeFET की क्षमता पर प्रकाश डालता है।
यह imec का बहु-विषयक दृष्टिकोण है जो प्रस्तुत डिवाइस अवधारणाओं को साझा सामग्रियों, एकीकरण रणनीतियों और स्केलेबल 3 डी फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी को सक्षम करने की एक आम दृष्टि के माध्यम से एक साथ लाता है।
दोनों दृष्टिकोण समान फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री स्टैक पर निर्भर करते हैं, जहां इंटरफेशियल इंजीनियरिंग और कैपेसिटर में स्केलिंग से प्राप्त अंतर्दृष्टि सीधे FeFET उपकरणों के अनुकूलन पर लागू होती है।
साथ ही, FeFET स्टैकिंग के लिए प्रदर्शित उन्नत 3D एकीकरण तकनीकें उच्च-घनत्व 3D फेरोइलेक्ट्रिक कैपेसिटर सरणियों को लागू करने के लिए मार्ग प्रदान करती हैं।
दोनों मेमोरी बिल्डिंग ब्लॉक, फेरोइलेक्ट्रिक कैपेसिटर और FeFETs, अलग-अलग फायदे प्रदान करते हैं, प्रत्येक की अंतर्दृष्टि दूसरे के आगे अनुकूलन का मार्गदर्शन करती है।
ये प्रगति सेमीकंडक्टर उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण क्षण में आई है। जैसे-जैसे डीआरएएम और एसआरएएम जैसी मेमोरी प्रौद्योगिकियां अपनी स्केलिंग सीमा तक पहुंचती हैं, और एआई-संचालित वर्कलोड के लिए तेजी से बड़ी मेमोरी क्षमता की आवश्यकता होती है, नई मेमोरी अवधारणाओं की आवश्यकता तेजी से आवश्यक हो जाती है।
फेरोइलेक्ट्रिक कैपेसिटर का प्रदर्शित कम-वोल्टेज ऑपरेशन ऊर्जा-कुशल मेमोरी अवधारणाओं का समर्थन करता है, जबकि लंबवत रूप से स्टैक्ड FeFETs एम्बेडेड और अगली पीढ़ी के कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर के लिए उपयुक्त कॉम्पैक्ट, उच्च-घनत्व भंडारण के द्वार खोलते हैं।
सामूहिक रूप से, ये नवाचार भविष्य के डेटा-केंद्रित प्रणालियों में प्रदर्शन और लागत चुनौतियों का समाधान करने के लिए पूरक मार्ग प्रदान करते हैं।
आईएमसी के कार्यक्रम निदेशक एटिलियो बेलमोंटे कहते हैं, “हम मेमोरी समाधानों की दिशा में कई रास्ते तलाश रहे हैं जो एआई और डेटा-सघन अनुप्रयोगों के तेजी से विकास को बनाए रखने के लिए आवश्यक होंगे।” मार्टेन रोज़म्यूलेन, imec में कार्यक्रम निदेशक।
