近日，微電子所劉明院士科研團(tuán)隊研制設(shè)計的新型鉿基鐵電存儲器芯片在集成電路設(shè)計領(lǐng)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(fèi)電子、自動駕駛汽車、工業(yè)控制和物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備等領(lǐng)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(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于需要實(shí)時大量數(shù)據(jù)記錄、頻繁數(shù)據(jù)讀寫、低功耗工作以及嵌入式SoC/SiP產(chǎn)品中。基于PZT材料的鐵電存儲器已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，但因其材料與CMOS工藝不兼容、難以微縮，導(dǎo)致傳統(tǒng)鐵電存儲器發(fā)展進(jìn)程受到嚴(yán)重阻礙，且嵌入式集成需要單獨(dú)的產(chǎn)線支持，難以大規(guī)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(yōu)點(diǎn)，使其成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)心的研究熱點(diǎn)，鉿基鐵電存儲器已被視為下一代新型存儲器重要的發(fā)展方向。當(dāng)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(shè)計缺失、芯片級的性能需進(jìn)一步驗證等問題，限制了其在eNVM中的應(yīng)用。 

　　針對嵌入式鉿基鐵電存儲器面臨的挑戰(zhàn)，微電子所劉明院士團(tuán)隊基于與CMOS兼容的鉿基鐵電存儲器大規(guī)模集成平臺，在國際上首次設(shè)計實(shí)現(xiàn)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(guī)模集成，提出ECC輔助的溫度感知寫驅(qū)動電路和失調(diào)偏移自動消除靈敏放大電路設(shè)計方法，實(shí)現(xiàn)了10¹²循環(huán)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(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中國科學(xué)院B類先導(dǎo)專項等項目的支持。 

9Mb 鉿基FeRAM芯片照片以及芯片性能測試