FMC mise sur une mé­moire fer­ro­élec­trique ori­gi­nale

La jeune pousse al­le­mande dé­ve­loppe une tech­no­lo­gie de cel­lule mé­moire fer­ro­élec­trique ba­sée sur l’oxyde d’haf­nium et an­non­cée comme plus simple à pro­duire et plus per­for­mante que les Fram ac­tuelles.

Electronique S - - Sommaire - FRÉ­DÉ­RIC RÉ­MOND

Les mé­moires f l ash tiennent tou­jours le haut du pa­vé dans le sec­teur des mé­moires non vo­la­tiles, mais l’in­dus­trie des se­mi­con­duc­teurs conti­nue de re­cher­cher des tech­no­lo­gies plus per­for­mantes en termes de vi­tesse et de consom­ma­tion, tout en étant fa­ciles à in­dus­tria­li­ser – donc peu coû­teuses. Pour l’heure, peu d’al­ter­na­tives ont été trou­vées aux flash, mais on ci­te­ra les Fram telles que celles pro­po­sées par Cy­press Se­mi­con­duc­tor, Fu­jit­su et Texas Ins­tru­ments. Ces mé­moires fer­ro­élec­triques pré­sentent des taux de trans­fert su­pé­rieurs aux flash tout en consom­mant moins d’éner­gie, mais se trouvent vite li­mi­tées en den­si­té. Elles re­posent en ef­fet sur un film en PZT (al­liage plomb/ zir­co­nium/ti­tane) qui li­mite les pos­si­bi­li­tés de ré­duc­tion de la taille de la cel­lule mé­moire, et re­quiert un pro­cess in­dus­triel spé­ci­fique. A contra­rio, la star­tup FMC, ba­sée à Dresde, pense avoir trou­vé le ma­té­riau idéal pour conce­voir des cel­lules de mé­moire fer­ro­élec­trique non vo­la­tile. FMC uti­lise de l’oxyde d’haf­nium (HfO ), un ma­té­riau

2 cou­ram­ment uti­li­sé en mi­cro­élec­tro­nique, no­tam­ment en tant que di­élec­trique pour conden­sa­teurs de mé­moire Dram. Or, avec le do­page et le trai­te­ment ther­mique adé­quats, cet oxyde d’haf­nium peut être sta­bi­li­sé dans un état cris­tal­lin pré­sen­tant d’ex­cel­lentes ca­rac­té­ris­tiques fer­ro­élec­triques : les atomes d’oxy­gène peuvent y ré­si­der en deux po­si­tions stables, pas­sant de l’une à l’autre en fonc­tion de la po­la­ri­té du champ élec­trique ap­pli­qué. La struc­ture peut dès lors sto­cker un bit d’in­for­ma­tion.

Un ma­té­riau connu de la mi­cro­élec­tro­nique

Concrè­te­ment, FMC est par­ti d’un tran­sis­tor clas­sique en tech­no­lo­gie HKMG (di­élec­trique à constante éle­vée et grille mé­tal­lique), dans le­quel l’oxyde d’haf­nium est gé­né­ra­le­ment em­ployé pour l’iso­la­tion de la grille. Il « suf­fit » alors d’aug­men­ter l’épais­seur de cet oxyde, de le do­per et de le re­cuire pour ob­te­nir un tran­sis­tor non vo­la­tile bap­ti­sé FeFET. La po­la­ri­sa­tion du ma­té­riau mo­di­fie la ten­sion de seuil du tran­sis­tor, ce qui per­met de sto­cker et lire le bit d’in­for­ma­tion et d’ob­te­nir un fonc­tion­ne­ment proche de ce­lui d’une cel­lule flash. D’après FMC, les gains de per­for­mance sont très si­gni­fi­ca­tifs par rap­port à la mé­moire flash : trois ordres de ma­gni­tude en consom­ma­tion et en vi­tesse d’écri­ture, le tout avec une cel­lule mé­moire à un tran­sis­tor beau­coup plus com­pacte. Dé­ri­vés des tran­sis­tors HKMG usuels, les FeFET se­raient en outre à même de suivre les ré­duc­tions de géo­mé­tries et de s’adap­ter à dif­fé­rentes struc­tures de tran­sis­tors (Cmos, FinFET, FD-SOI, en tran­chées, em­pi­lés…). Au­tant d’avan­tages théo­riques sur les Fram tra­di­tion­nelles, qui elles re­posent sur des conden­sa­teurs pla­naires et peinent à mi­grer en de­ça des 130 nm. Pour l’heure, FMC fi­na­lise la phase de dé­ve­lop­pe­ment. La so­cié­té saxonne vient de le­ver 4,6 M€ lors d’un tour de table fi­nan­cier au­près d’in­ves­tis­seurs al­le­mands (eCa­pi­tal et HTFG), et col­la­bore avec Glo­balFoun­dries et NaMLab pour qua­li­fier ses FeFET sur un pro­cess FDSOI 22 nm d’ici l’an pro­chain. Elle n’est pas la seule à s’in­té­res­ser à ces mé­moires fer­ro­élec­triques. L’Imec planche éga­le­ment sur l’oxyde d’haf­nium, le centre belge de R& D en mi­cro élec­tro­nique l’ ap­pli­quant à la fois à des Dram non vo­la­tiles et à des struc­tures à em­pi­le­ment proches des Nand 3D. Le sud-co­réen SK Hy­nix tra­vaille, lui, avec Lam Re­search et Ver­sum Ma­te­rials sur des com­po­sants si­mi­laires. Par ailleurs, les tra­vaux por­tant sur les NC-FET (NC pour ne­ga­tive ca­pa­ci­tance), des tran­sis­tors fi­gu­rant par­mi les prin­ci­paux can­di­dats pour les géo­mé­tries en de­çà de 3 nm, re­posent en par­tie sur les pro­grès en­re­gis­trés par l’oxyde d’haf­nium.

FMC col­la­bore avec Glo­balFoun­dries et NaMLab pour qua­li­fier ses cel­lules mé­moires FeFET sur un pro­cess FD- SOI 22 nm d’ici l’an pro­chain.

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