中國科學家實現(xiàn)超快閃存的規(guī)模集成和極限微縮,自對準工藝不依賴先進光刻設備
- 發(fā)布時間:2024-08-15 17:47:03
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8月14日,記者從復旦大學微電子學院官方微信公眾號獲悉,復旦大學周鵬-劉春森團隊開發(fā)了一種二維超快閃存的規(guī)模集成工藝,將推動超快顛覆性閃存技術的產(chǎn)業(yè)化應用進程。相關成果以《二維超快閃存的規(guī)模集成工藝》(“A scalable integration process for ultrafast two-dimensional flash memory”)為題發(fā)表于國際頂尖期刊《自然-電子學》(Nature Electronics)。
數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算高度依賴于內(nèi)存性能。閃存是目前占主導地位的非易失性存儲技術。但在速度方面受到限制。
復旦大學微電子學院副院長、教授周鵬在接受《中國電子報》記者采訪時介紹了從事該研究成果的原因:當前閃存提高性能的方式很單一,基本上都是通過擴大規(guī)模、提高堆疊層數(shù)來實現(xiàn),但應用的底層技術本身速度慢、能耗高的問題始終沒有解決。該團隊所做的工作,就是嘗試通過新的技術、新的結(jié)構(gòu)、新的材料解決上述問題。
當前主流非易失閃存的編程速度在百微秒級。該團隊前期研究表明二維半導體結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑦@一速度提升一千倍以上。而此次研究成果的意義在于,進一步證實了以二維材料生產(chǎn)超快閃存的產(chǎn)業(yè)化可能性,將極大地推動超快顛覆性閃存技術的產(chǎn)業(yè)化應用進程。
而此次研究成果中,該團隊開發(fā)了超界面工程技術,在規(guī)?;S閃存中實現(xiàn)了具備原子級平整度的異質(zhì)界面,證實了二維閃存在1Kb存儲規(guī)模中,納秒級非易失編程速度下良率高達98%,這一良率已高于國際半導體技術路線圖對閃存制造89.5%的良率要求。
同時,研究團隊研發(fā)了不依賴先進光刻設備的自對準工藝,結(jié)合原始創(chuàng)新的超快存儲疊層電場設計理論,成功研發(fā)出溝道長度為8納米的超快閃存器件,是當前國際最短溝道閃存器件,并突破了硅基閃存物理尺寸極限(約15納米)。在原子級薄層溝道支持下,這一超小尺寸器件具備20納秒超快編程、10年非易失、十萬次循環(huán)壽命和多態(tài)存儲性能。
“此次成果一方面證明我們開發(fā)的新材料是能做到集成的。”周鵬說,“另一方面實現(xiàn)了相較于當前集成電路晶體管的體積壓縮。我們能夠生產(chǎn)更小的閃存器件,其集成密度相應地就能做得更高。從而在產(chǎn)業(yè)界以堆疊提升閃存性能之外開拓了新的思路。”
周鵬在接受《中國電子報》記者采訪時還表示,此次研究成果中溝道長度為8納米的超快閃存器件研發(fā)過程沒有使用先進光刻設備,此次成果驗證的是最小的單器件工藝,這是大批量生產(chǎn)的起點。但該技術能否實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)所需的技術復制,還需要與產(chǎn)業(yè)界共同進行后續(xù)驗證工作。
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