近日，微電子所劉明院士科研團隊研制設計的新型鉿基鐵電存儲器芯片在集成電路設計領域最高級別會議2023年 IEEE International Solid-State Circuits Conference（ISSCC）上亮相。 

　　高性能嵌入式非易失性存儲器（eNVM）在消費電子、自動駕駛汽車、工業控制和物聯網邊緣設備等領域的SOC芯片中需求非常大。鐵電存儲器（FeRAM）具有高可靠性、超低功耗、高速等優點，廣泛應用于需要實時大量數據記錄、頻繁數據讀寫、低功耗工作以及嵌入式SoC/SiP產品中。基于PZT材料的鐵電存儲器已實現大規模量產，但因其材料與CMOS工藝不兼容、難以微縮，導致傳統鐵電存儲器發展進程受到嚴重阻礙，且嵌入式集成需要單獨的產線支持，難以大規模推廣。新型鉿基鐵電存儲器的可微縮特性和其與CMOS工藝兼容的優點，使其成為學術界和工業界共同關心的研究熱點，鉿基鐵電存儲器已被視為下一代新型存儲器重要的發展方向。當前，鉿基鐵電存儲器的研究仍然存在單元可靠性不夠、具有完整外圍電路的芯片設計缺失、芯片級的性能需進一步驗證等問題，限制了其在eNVM中的應用。 

　　針對嵌入式鉿基鐵電存儲器面臨的挑戰，微電子所劉明院士團隊基于與CMOS兼容的鉿基鐵電存儲器大規模集成平臺，在國際上首次設計實現了Mb量級FeRAM測試芯片，成功完成HZO鐵電電容在130nm CMOS工藝的大規模集成，提出ECC輔助的溫度感知寫驅動電路和失調偏移自動消除靈敏放大電路設計方法，實現了10¹²循環耐久性以及7ns寫入和5ns讀取時間，均為目前已報道的最好水平。 

　　基于該成果的論文 “A 9-Mb HZO-based Embedded FeRAM with 10¹²-Cycle Endurance and 5/7ns Read/Write using ECC-Assisted Data Refresh and Offset-Canceled Sense Amplifier”入選ISSCC 2023，同時芯片入選ISSCC Demo Session在大會展示。微電子所楊建國副研究員為論文第一作者，劉明院士為通訊作者。 

　　相關工作得到國家自然科學基金委、科技部國家重點研發計劃、中國科學院B類先導專項等項目的支持。 

9Mb 鉿基FeRAM芯片照片以及芯片性能測試