Construire une nouvelle mémoire de stockage de données

Construire une nouvelle mémoire de stockage de données

Des chercheurs de l’Université de Tokyo créent des transistors à effet de champ verticaux qui peuvent être utilisés pour stocker des informations dans un réseau 3D, ce qui peut conduire à un stockage de données plus rapide et plus économe en énergie. Crédit : Institut des sciences industrielles, Université de Tokyo

Des scientifiques de l’Institut des sciences industrielles de l’Université de Tokyo ont fabriqué des transistors à effet de champ tridimensionnels formés verticalement pour produire des dispositifs de stockage de données haute densité par un isolant de grille ferroélectrique et un canal semi-conducteur d’oxyde déposé sur une couche atomique. De plus, en utilisant un antiferroélectrique au lieu d’un ferroélectrique, ils ont constaté que seule une charge nette minuscule était nécessaire pour effacer les données, ce qui conduit à des opérations d’écriture plus efficaces. Ce travail peut permettre une nouvelle mémoire de stockage de données encore plus petite et plus écologique.

Alors que les lecteurs flash grand public offrent déjà d’énormes améliorations en termes de taille, de capacité et d’accessibilité par rapport aux formats de supports informatiques précédents en termes de stockage de données, les nouvelles applications d’apprentissage automatique et de Big Data continuent de stimuler la demande d’innovation. En outre, les appareils mobiles compatibles avec le cloud et les futurs nœuds de l’Internet des objets nécessiteront une mémoire économe en énergie et de petite taille. Cependant, les technologies de mémoire flash actuelles nécessitent des courants relativement importants pour lire ou écrire des données.

Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Université de Tokyo a développé une cellule de mémoire empilée 3D de preuve de concept basée sur des transistors à effet de champ (FET) ferroélectriques et antiferroélectriques avec un canal semi-conducteur d’oxyde déposé sur une couche atomique. Ces FET peuvent stocker des uns et des zéros de manière non volatile, ce qui signifie qu’ils ne nécessitent pas d’alimentation à tout moment. La structure verticale du dispositif augmente la densité des informations et réduit les besoins énergétiques de fonctionnement. Des couches d’oxyde d’hafnium et d’oxyde d’indium ont été déposées dans une structure de tranchée verticale. Les matériaux ferroélectriques ont des dipôles électriques qui sont les plus stables lorsqu’ils sont alignés dans la même direction. L’oxyde d’hafnium ferroélectrique permet spontanément l’alignement vertical des dipôles. Les informations sont stockées par le degré de polarisation dans la couche ferroélectrique, qui peut être lu par le système en raison des changements de résistance électrique. D’autre part, les antiferroélectriques aiment alterner les dipôles vers le haut et vers le bas à l’état effacé, ce qui permet des opérations d’effacement efficaces dans le canal semi-conducteur d’oxyde.

“Nous avons montré que notre appareil était stable pendant au moins 1 000 cycles”, explique le premier auteur Zhuo Li. L’équipe a expérimenté différentes épaisseurs pour la couche d’oxyde d’indium. Ils ont constaté que l’optimisation de ce paramètre peut entraîner des augmentations significatives des performances. Les chercheurs ont également utilisé des simulations informatiques basées sur les premiers principes pour tracer les états de surface les plus stables.

“Notre approche a le potentiel d’améliorer considérablement le domaine de la mémoire non volatile”, déclare l’auteur principal Masaharu Kobayashi. Ce type de recherche utilisant à la fois des prototypes expérimentaux couplés à des simulations informatiques peut aider à activer l’électronique grand public du futur.

Les travaux sont publiés dans le 2022 IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop.


Mémoire ferroélectrique 3D compatible CMOS avec une puissance ultra-faible et une vitesse élevée


Plus d’information:
Un FET ferroélectrique / anti-ferroélectrique à canal vertical avec ALD InOx et alignement de l’axe polaire induit par le champ pour la mémoire 3D haute densité, Atelier IEEE Silicon Nanoelectronics 2022

Conférence : snw2022.conf.nycu.edu.tw/

Fourni par l’Université de Tokyo

Citation: Construire une nouvelle mémoire de stockage de données (13 juin 2022) récupéré le 13 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-data-storage-memory.html

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