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Mémoires FeRam à base de HfO2




Publié le 11 mai 2023


Mémoires FeRAM à base de HfO2

Mémoires non volatiles avancées

Les mémoires sont des composants électroniques utilisés pour le stockage temporaire des données. Il existe deux principales catégories de mémoires, les mémoires autonomes (ex. : clé USB) et les mémoires embarquées. Si les solutions embarquées suscitent beaucoup d’intérêt, les mémoires non volatiles sont devenues un choix de prédilection. Leur capacité à stocker des données, même lorsqu’elles ne sont pas alimentées, les rendent stratégiques pour de nombreuses applications. Plusieurs types de mémoires non volatiles existent. L’une d’entre elles est la mémoire FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory). Voici ses avantages clés :

  • basse consommation : 10 fJ/bit ;
  • fonctionnement rapide et basse tension :
    < 100 ns et < 3 V ;
  • grande endurance : jusqu’à 1015 cycles.


Nouveautés

Les FeRAM actuelles s’appuient sur des matériaux PZT, qui ont cependant deux inconvénients :

  • les PZT contiennent du plomb — un matériau interdit par les réglementations européennes ; ils sont peu étendus et peu évolutifs.

Pour s'assurer que les FeRAM fonctionnent à leur plein potentiel, le CEA-Leti a introduit de nouveaux matériaux à base d'hafnimum (HfO2 et HZO). Les matériaux à base d'hafnium changent le paradigme FeRAM en offrant :

  • une excellente compatibilité avec les CMOS ;

  • une flexibilité renforcée par rapport aux matériaux pérovskites ;

  • une intégration facile aux condensateurs empilés en 3D.

Prochaines étapes

L'équipe du CEA-Leti a récemment démontré des matrices fonctionnelles FeRAM 16 kbit en 130 nm et travaille maintenant sur des démonstrateurs plus complexes utilisant la technologie 22 FDX. L'objectif est que ces démonstrations soient réalisées d'ici fin 2023.





Applications


Le CEA-i peut aider ses partenaires industriels à remplacer les mémoires non volatiles standards par des M pour plusieurs applications, notamment :

• cartes de sécurité et cartes intelligentes ;
• IA embarquée.

À plus long terme, le CEA-i peut proposer des solutions à base de M pour :

• informatique et télécommunications ;
• produits de grande consommation et produits industriels ;
automobile

Publications
• IEDM 2021 de T. François : « 16 kbit HfO2:Si-based 1T-1C FeRAM Arrays g High Performance n and Solder w Compatibility »

Projet Européen
• 3eFERRO

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