Транзисторы полевые: Полевые транзисторы. For dummies / Хабр

Ма, Т. и Хан, Дж.-П. Почему энергонезависимая ферроэлектрическая память полевого транзистора до сих пор неуловима? IEEE Электронное письмо об устройстве. 23 , 386–388 (2002).

Артикул

Google ученый

Миколайик Т., Шредер У. и Шлезазек С. Прошлое, настоящее и будущее ферроэлектрических воспоминаний. IEEE Trans. Электронные устройства 67 , 1434–1443 (2020).

Артикул

Google ученый

Sugibuchi, K., Kurogi, Y. & Endo, N. Сегнетоэлектрическое запоминающее устройство с полевым эффектом с использованием пленки Bi ₄ Ti ₃ O ₁₂ . J. Appl. физ. 46 , 2877–2881 (1975). В этой работе продемонстрирован один из первых сегнетоэлектрических полевых транзисторов, в котором использовался сегнетоэлектрик на основе оксида перовскита.

Артикул

Google ученый

Scott, J. F. Ferroelectric Memories Vol. 3 (Спрингер, 2000).

Бёске, Т. и др. Фазовые переходы в сегнетоэлектрическом оксиде гафния, легированном кремнием. Заяв. физ. лат. 99 , 112904 (2011).

Артикул

Google ученый

Бёске, Т., Мюллер, Дж., Бройхаус, Д., Шредер, У. и Беттгер, У. Сегнетоэлектричество в оксиде гафния: КМОП-совместимые ферроэлектрические полевые транзисторы. В 2011 Межд. Встреча электронных устройств 24.5.1–24.5.4 (IEEE, 2011). В этой работе продемонстрирован сегнетоэлектрический полевой транзистор с сегнетоэлектриком на основе оксида гафния .

Салахуддин С., Ни К. и Датта С. Эпоха гипермасштабирования в электронике. Нац. Электрон. 1 , 442–450 (2018).

Артикул

Google ученый

Али, М. М. С. и др. Энергоэффективные вычисления с большими объемами данных: N3XT 1000x. Компьютер 48 , 24–33 (2015).

Google ученый

Кешаварци, А. и ван ден Хук, В. Интеллект Edge — на сложном пути к триллиону интеллектуальных подключенных устройств Интернета вещей. IEEE Des. Тест 36 , 41–64 (2019).

Артикул

Google ученый

Вонг, Дж. К. и Салахуддин, С. Транзисторы с отрицательной емкостью. Проц. IEEE 107 , 49–62 (2018).

Артикул

Google ученый

Дистельхорст М. и Дрождин К. Стохастический резонанс и переключение доменов. Сегнетоэлектрики 291 , 217–224 (2003).

Артикул

Google ученый

Херон Дж. и др. Детерминированное переключение ферромагнетизма при комнатной температуре с помощью электрического поля. Природа 516 , 370–373 (2014).

Артикул

Google ученый

Si, M. et al. Сегнетоэлектрический полупроводниковый полевой транзистор. Нац. Электрон. 2 , 580–586 (2019).

Артикул

Google ученый

Иевлев А. и др. Перемежаемость, квазипериодичность и хаос в переключении сегнетоэлектрических доменов, индуцированном зондом. Нац. физ. 10 , 59–66 (2014).

Артикул

Google ученый

Müller, K. A. & Burkard, H. SrTiO ₃ : собственный квантовый параэлектрик при температуре ниже 4 K. Phys. B 19 , 3593 (1979).

Артикул

Google ученый

Джерри, М. и др. Аналоговый синапс сегнетоэлектрических полевых транзисторов для ускорения обучения глубоких нейронных сетей. В 2017 IEEE Междунар. Встреча электронных устройств (IEDM) , 6.2.1–6.1.4 (IEEE, 2017). В этой работе продемонстрирована многоуровневая (5-разрядная) весовая ячейка/аналоговый синапс на основе сегнетоэлектрического полевого транзистора для ускорителей глубоких нейронных сетей с модуляцией проводимости ×4 и программными импульсами ~75 нс .

Сео, М. и др. Первая демонстрация совместимого с логическим процессом синапса сегнетоэлектрических плавников без контактов для нейроморфных приложений. IEEE Электронное письмо об устройстве. 39 , 1445–1448 (2018).

Артикул

Google ученый

Chung, W., Si, M. & Peide, D.Y. Первая демонстрация Ge ферроэлектрического полевого транзистора с нанопроводом в качестве синаптического устройства для онлайн-обучения в нейронной сети с большим числом состояний проводимости и g _max / g _мин . В 2018 IEEE International Electronic Devices Meeting (IEDM) , 15.2.1–15.2.4 (IEEE, 2018).

Ни, К. и др. Многоразрядный весовой датчик FeMFET, совместимый с логикой SoC, для нейроморфных приложений. В 2018 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 13.2.1–13.2.4 (IEEE, 2018).

Сун, X., Ван, П., Ни, К., Датта, С. и Ю, С. Использование гибридной точности для обучения и логического вывода: Аналоговая синаптическая ячейка веса на основе 2T-1FeFET. В 2018 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 3.1.1–3.1.4 (IEEE, 2018).

Ли, X. и др. Включение энергосберегающих энергонезависимых вычислений с полевым транзистором с отрицательной емкостью. IEEE Trans. Электронные устройства 64 , 3452–3458 (2017).

Артикул

Google ученый

Wang, Z. et al. Экспериментальная демонстрация сегнетоэлектрических импульсных нейронов для неконтролируемой кластеризации. В 2018 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 13.3.1–13.3.4 (IEEE, 2018). В этой работе экспериментально продемонстрирована концепция генераторов на основе ферроэлектрических полевых транзисторов и импульсных нейронов .

Fang, Y. et al. Нейромиметическая динамика спайкового нейрона на основе сегнетоэлектрического полевого транзистора. IEEE Электронное письмо об устройстве. 40 , 1213–1216 (2019).

Артикул

Google ученый

Ван, З., Хандельвал, С. и Хан, А. И. Сегнетоэлектрические генераторы и их связанные сети. IEEE Электронное письмо об устройстве. 38 , 1614–1617 (2017).

Артикул

Google ученый

Fang, Y. et al. Решатель оптимизации роя, основанный на нейронных сетях с сегнетоэлектрическими шипами. Фронт. Неврологи. 13 , 855 (2019).

Артикул

Google ученый

О, С., Хван, Х. и Ю, И. Сегнетоэлектрические материалы для нейроморфных вычислений. АПЛ Матер. 7 , 091109 (2019).

Артикул

Google ученый

Гокмен, Т. и Власов, Ю. Ускорение обучения глубокой нейронной сети с помощью резистивных кроссовых устройств: вопросы проектирования. Фронт. Неврологи. 10 , 333 (2016).

Артикул

Google ученый

Ни, К. и др. Сегнетоэлектрическая троичная память с адресацией по содержанию для однократного обучения. Нац. Электрон. 2 , 521–529 (2019).

Артикул

Google ученый

Tan, A.J. et al. Экспериментальная демонстрация сегнетоэлектрической ячейки памяти с адресацией содержимого на основе HfO ₂ . IEEE Electron Device Lett . (2019).

Wang, Y. et al. Энергонезависимый процессор с временем пробуждения 3 мкс на основе ферроэлектрических триггеров. В 2012 г. проц. ESSCIRC 149–152 (IEEE, 2012 г.).

Мулаосманович, Х., Миколайк, Т. и Слезазек, С. Накопление инверсии поляризации в наноразмерных сегнетоэлектрических транзисторах. Приложение ACS. Матер. Интерфейсы 10 , 23997–24002 (2018 г.). Эта работа продемонстрировала нетривиальные эффекты, связанные с сегнетоэлектрическим переключением поляризации в масштабированных поперечных размерах, а именно накопление метапластичности/поляризации, однодоменное переключение и вероятностное переключение, в короткоканальных сегнетоэлектрических полевых транзисторах .

Артикул

Google ученый

Ни, К. и др. Вычислительный примитив в памяти для объединения данных датчиков в технологии 28 нм HKMG FeFET. В 2018 IEEE International Electronic Devices Meeting (IEDM) , 16.1.1–16.1.4 (IEEE, 2018).

Мулаосманович, Х., Миколайк, Т. и Шлезазек, С. Генерация случайных чисел на основе ферроэлектрического переключения. IEEE Электронное письмо об устройстве. 39 , 135–138 (2017).

Артикул

Google ученый

Луо, Дж. и др. Безконденсаторный стохастический нейрон FeFET с утечкой как возбуждающих, так и тормозных соединений для SNN с уменьшенной стоимостью оборудования. В 2019 IEEE Междунар. Встреча электронных устройств (IEDM) 6–4 (IEEE, 2019).

Флоран, К. и др. Вертикальный сегнетоэлектрический HfO ₂ FET на основе архитектуры 3-D NAND: к плотной маломощной памяти. В 2018 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 2.5.1–2.5.4 (IEEE, 2018).

Тирумала, С. К. и Гупта, С. К. Реконфигурируемый ферроэлектрический транзистор — часть I: конструкция устройства и работа. IEEE Trans. Электронные устройства 66 , 2771–2779 (2019).

Артикул

Google ученый

Тасним, Н. и Хан, А. И. О возможности динамической настройки и схлопывания окна сегнетоэлектрического гистерезиса/памяти в асимметричном устройстве DG MOS: путь к устройству с реконфигурируемой логической памятью. На 76-й конференции по исследованию устройств (DRC) 2018 г. 1–2 (IEEE, 2018 г.).

Wang, Z. et al. Криогенная характеристика сегнетоэлектрического полевого транзистора. Заяв. физ. лат. 116 , 042902 (2020).

Артикул

Google ученый

Чен К.-Ю., Цай Ю.-С. и Ву, Ю.-Х. Влияние ионизирующего излучения на характеристики памяти сегнетоэлектрических полевых транзисторов на основе HfO ₂ . IEEE Электронное письмо об устройстве. 40 , 1370–1373 (2019).

Артикул

Google ученый

Шум, Д. и др. Демонстрация функциональности самовыравнивающейся ячейки NVM с раздельным затвором 1,1 В высокой плотности, встроенной в LP 40-нм CMOS для автомобильных приложений и приложений для смарт-карт. В 2015 IEEE Int. Семинар по памяти (IMW) https://doi.org/10.1109/IMW.2015.7150288 (IEEE, 2015).

Канда, А. и др. 24-мегабайтная встроенная флэш-система на основе 28-нм SG-MONOS с операциями чтения на частоте 240 МГц и надежным обновлением программного обеспечения по беспроводной сети для автомобильных приложений. IEEE Solid-State Circ. лат. 2 , 273–276 (2019).

Артикул

Google ученый

Цуда, С. и др. Первая демонстрация MONOS с раздельным затвором FinFET для высокоскоростной и высоконадежной встроенной флэш-памяти в узлах 16/14 нм и выше. В 2016 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) , 11.1.1–11.1.4 (IEEE, 2016).

Wei, L. et al. 7 Мб STT-MRAM по технологии 22FFL FinFET со временем считывания 4 нс при напряжении 0,9 В с использованием схемы записи-проверки-записи и метода считывания смещения-отмены. В 2019 IEEE Междунар. Конференция по твердотельным схемам (ISSCC) , 214–216 (IEEE, 2019).

Lee, K. et al. Встроенная STT-MRAM высокой плотности 1 Гбит по технологии 28 нм FDSOI. В 2019 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 2.2.1–2.2.4 (IEEE, 2019).

Джейн, П. и др. Встроенная энергонезависимая макрокоманда ReRAM объемом 3,6 Мб, 10,1 Мб/мм2, выполненная по технологии FinFET 22 нм, с адаптивными схемами формирования/установки/сброса, дающими выходное напряжение до 0,5 В со временем считывания 5 нс при 0,7 В. В 2019 IEEE Междунар. Конференция по твердотельным схемам (ISSCC) 212–214 (IEEE, 2019).

Ву, Дж. и др. 40-нанометровая технология памяти с низким энергопотреблением, совместимая с фазовым переходом. В 2018 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 27–6 (IEEE, 2018).

Дюнкель, С. и др. Сверхбыстрая встраиваемая технология NVM со сверхнизким энергопотреблением на основе FEFET для 22-нм FDSOI и более поздних версий. В 2017 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 19–7 (IEEE, 2017). В этой работе продемонстрированы масштабированные сегнетоэлектрические полевые транзисторы на полностью обедненной платформе кремний-на-изоляторе (КНИ) на узле 22 нм .

Trentzsch, M. et al. Встроенная технология NVM со сверхнизким энергопотреблением 28 нм HKMG на основе ферроэлектрических полевых транзисторов. В 2016 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) , 11–5 (IEEE, 2016).

Лю, Х., Си, М., Шреста, П. , Чунг, К. и Е, П. Первое прямое измерение субнаносекундного переключения поляризации в сегнетоэлектрическом оксиде гафния-циркония. В 2019 IEEE Междунар. Встреча электронных устройств (IEDM) 15–2 (IEEE, 2019).

Wei, Y. et al. Магнитоионный контроль спиновой поляризации в мультиферроидных туннельных переходах. npj Кол-во Матер. 4 , 1–6 (2019).

Артикул

Google ученый

Cheema, S.S. et al. Повышенное сегнетоэлектричество в ультратонких пленках, выращенных непосредственно на кремнии. Природа 580 , 478–482 (2020). Эта работа продемонстрировала масштабируемость толщины сегнетоэлектриков на основе оксида гафния .

Артикул

Google ученый

Ледерер, М. и др. Локальное кристаллографическое обнаружение фазы и картирование текстуры в ферроэлектрических пленках HfO ₂ , легированных Zr, методом пропускания EBSD. Заяв. физ. лат. 115 , 222902 (2019).

Артикул

Google ученый

Гримли, Э. Д., Шенк, Т., Миколайк, Т., Шредер, У. и ЛеБо, Дж. М. Атомная структура доменных и межфазных границ в сегнетоэлектрическом HfO ₂ . Доп. Матер. интерф. 5 , 1701258 (2018).

Артикул

Google ученый

Ни, К., Чакраборти, В., Смит, Дж., Грисафе, Б. и Датта, С. Фундаментальное понимание и контроль вариаций от устройства к устройству в крупномасштабных ферроэлектрических полевых транзисторах. В Симпозиум 2019 г. по технологии СБИС , T40–T41 (IEEE, 2019 г.).

Maekawa, K. et al. Воздействие однородно диспергированных нанокластеров Al при внедрении монослоя Si в пленку Hf _0,5 Zr _0,5 O ₂ на массив памяти FeFET с жестким пороговым распределением напряжения. В 2019 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 15–4 (IEEE, 2019).

Мигита С., Морита Ю., Мидзубаяши В. и Ота Х. Получение эпитаксиального HfO 9Пленка 0024 2 (EOT=0,5 нм) на подложке Si с использованием атомно-слойного осаждения аморфной пленки и быстрой термической кристаллизации (RTC) в резком градиенте температуры. В 2010 Междунар. Встреча электронных устройств , 11.5.1–11.5.4 (IEEE, 2010).

Чаттерджи, К. и др. Самовыравнивающийся, последний затвор, FDSOI, запоминающее устройство с ферроэлектрическим затвором с 5,5-нм Hf _0,8 Zr _0,2 O ₂ , высокая износостойкость и восстановление после пробоя. IEEE Электронное письмо об устройстве. 38 , 1379–1382 (2017).

Артикул

Google ученый

Чау, Р. Инновации в процессах и упаковке для соблюдения закона Мура и за его пределами. В 2019 Междунар. Встреча электронных устройств 1.1 (IEEE, 2019).

Козодаев М.Г. и др. Уменьшение эффекта пробуждения и повышение износостойкости тонких пленок сегнетоэлектриков HfO ₂ -ZrO ₂ за счет тщательного легирования La. J. Appl. физ. 125 , 034101 (2019).

Артикул

Google ученый

Muller, J. et al. Стратегии высокой износостойкости для сегнетоэлектрического полевого транзистора на основе оксида гафния. 16-й симпозиум по технологиям энергонезависимой памяти (NVMTS) https://doi.org/10.1109/NVMTS.2016.7781517 (IEEE, 2016).

Ни, К. и др. Критическая роль прослойки в Hf _0,5 Zr _0,5 O ₂ Производительность энергонезависимой памяти на ферроэлектрических полевых транзисторах. IEEE Trans. Электронные устройства 65 , 2461–2469 (2018). В этой работе представлены идеи по оптимизации конструкции затворного стека современного ферроэлектрического полевого транзистора для повышения надежности .

Артикул

Google ученый

Юрчук Е. и др. Происхождение ухудшения долговечности новых ферроэлектрических энергонезависимых запоминающих устройств 1T на основе HfO ₂ . В 2014 IEEE Междунар. Симпозиум по физике надежности 2E.5.1–2E.5.5 (IEEE, 2014).

Топрасертпонг, К., Такенака, М. и Такаги, С. Прямое наблюдение за поведением заряда на границе раздела в FeFET с помощью квазистатического разделения CV и методов Холла: выявление работы FeFET. В 2019 IEEE Int. Встреча электронных устройств (IEDM) 23.7.1–23.7.4 (IEEE, 2019). В этой работе продемонстрирован метод расчета количества захваченных носителей на интерфейсах, экранирующих сегнетоэлектрическую поляризацию в сегнетоэлектрическом полевом транзисторе .

Тан, А. и др. Горячие электроны как основной источник деградации полевых транзисторов HZO FeFET размером менее 5 нм. Симпозиум 2020 по технологии СБИС (IEEE, в печати).

Андо, Т. Предельное масштабирование диэлектриков под затвором с высоким κ : Высшее κ или очистка межфазного слоя? Материалы 5 , 478–500 (2012).

Артикул

Google ученый

Ченг, К.-Х. & Chin, A. Память типа DRAM с малым током утечки, использующая однотранзисторный ферроэлектрический MOSFET с диэлектриком затвора на основе Hf. IEEE Электронное письмо об устройстве. 35 , 138–140 (2013).

Артикул

Google ученый

Ханна, С. и др. Энергонезависимая логика MCU SoC на основе FRAM, демонстрирующая 100% сохранение цифрового состояния при VDD = 0 В, обеспечивающая нулевую утечку со временем пробуждения < 400 нс для приложений ULP. IEEE J. Solid-State Circ. 49 , 95–106 (2013).

Артикул

Google ученый

Moise, T. et al. Демонстрация 4 Мб сегнетоэлектрической памяти высокой плотности, встроенной в логический процесс 130 нм, 5 лм Cu/FSG. В Digest Int. Встреча электронных устройств 535–538 (IEEE, 2002).

Век сегнетоэлектричества. Нац. Мать . 19 , 129 (2020).

Метереллиоз М. и др. Встроенная память DRAM 2-го поколения с в 4 раза меньшей мощностью самообновления в 22-нм технологии Tri-Gate CMOS. Симпозиум 2014 года по схемам СБИС. Дайджест технических документов https://doi.org/10.1109/VLSIC.2014.6858415 (IEEE, 2014).

Ломбардо, С. и др. Изображение переключения поляризации в атомарном масштабе в (анти) сегнетоэлектрическом запоминающем материале: цирконии (ZrO ₂ ). В 2020 Симпозиум по технологии СБИС (в печати). В этой работе изучалась эволюция микроструктуры во время переключения поляризации в антисегнетоэлектрическом оксиде циркония с использованием просвечивающей электронной микроскопии in situ .