Исследователи из Китая разработали альтернативную архитектуру DRAM-памяти без отдельного конденсатора. Новая ячейка не больше классической, хранит данные дольше и требует более простого техпроцесса — это может снизить стоимость оперативной памяти.
Китайские исследователи представили новую архитектуру DRAM-памяти без конденсатора. Разработка обещает упростить производство оперативной памяти, снизить её стоимость и повысить стабильность работы по сравнению с классической схемой.
О разработке сообщили учёные Института микроэлектроники Китайской академии наук (IME CAS). Над проектом они работали вместе с другими научными центрами страны. Команда создала ячейку DRAM стандартного размера 4F² — как у классической схемы с транзистором и конденсатором. При этом отдельного конденсатора в новой архитектуре нет.
Вместо него заряд хранится прямо в канале управляющего транзистора — за счёт так называемого плавающего заряда. Ячейка использует схему 2T0C: два управляющих транзистора делят один общий канал хранения. Такая конфигурация повышает стабильность работы и снижает токи утечек. Кроме того, каждая ячейка способна хранить два бита данных — с четырёхуровневым значением заряда.
Отдельный плюс — техпроцесс. Он предельно простой: одно экспонирование и одна обработка после него. Литографию проводят сразу по заранее подготовленной многослойной пластине из пяти нанометровых слоёв полупроводниковых материалов, включая IGZO и тантал, разделённых слоями диоксида кремния.
За один проход в пластине вытравливают углубления глубиной до 120 нм. После отжига и напыления их стенки превращаются в элементы транзисторов. Каждое углубление фактически образует одну ячейку памяти с двумя транзисторами. Верхний отвечает за запись, нижний — за чтение, а между ними расположен общий канал хранения заряда. Все элементы формируются одновременно, без этапов совмещения по осям, что снижает сложность и риск брака.
Испытания показали, что ячейка удерживает данные 470–500 секунд без регенерации. Это не уровень NAND-памяти, но заметно больше, чем у обычной DRAM, и даёт выигрыш по энергопотреблению. Задержка чтения составляет около 50 нс — сопоставимо с DDR5. Температурный дрейф напряжения затвора остаётся в допустимых пределах: менее 100 мВ при 85 °C. Архитектура также подходит для стекового многослойного производства, с которым у классической DRAM есть сложности.
Вопрос в том, дойдёт ли разработка до серийного выпуска. Лабораторные результаты ещё не показывают уровень брака и стабильность характеристик на фабрике. Опыт внедрения ReRAM, FeRAM и MRAM показывает: путь от эксперимента до массовых чипов может занять не годы, а десятилетия.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Обложка: freepik