Секрет вечной памяти… в халтуре. Ресурс чипов вырос в 1000 раз, когда их перестали "дожимать" до конца
NewsMakerКак превратить проблемный AlScN в идеальный материал для электроники?
Исследователи показали , что один из перспективных материалов для энергонезависимой памяти можно сделать гораздо более живучим, чем считалось раньше. Речь идет об алюминий-скандиевом нитриде AlScN с так называемой вюрцитной кристаллической структурой. Этот материал относится к сегнетоэлектрикам — веществам, в которых электрическая поляризация может переключаться под действием напряжения и сохраняться без питания. Именно это свойство делает сегнетоэлектрики привлекательными для памяти, которая не теряет данные при выключении питания.
AlScN давно привлек внимание разработчиков из-за очень высокой поляризации — более 100 мкКл/см². Проще говоря, материал способен хранить выраженное электрическое состояние, что потенциально позволяет создавать быстрые и компактные ячейки памяти. Однако у этой медали была обратная сторона. Чтобы изменить направление поляризации, требовались крайне высокие электрические поля — свыше 3 МВ/см. Из-за этого элементы быстро изнашивались и выдерживали лишь около 10⁷ циклов перезаписи, то есть всего несколько миллионов операций.
Для запоминающих устройств это серьезное ограничение. Современная память должна выдерживать не миллионы, а миллиарды и триллионы переключений, особенно если речь идет о встроенной или промышленной электронике. Поэтому AlScN долгое время считался перспективным, но проблемным материалом.
В новой работе исследователи показали, что ключевая проблема кроется не столько в самом материале, сколько в том, как именно его переключать. Эксперименты проводились на тонких конденсаторах из Al₀․₆₄Sc₀․₃₆N толщиной 45 нанометров. Напряжение на них подавалось с высокой точностью, что позволило управлять глубиной переключения поляризации.
Исследователи показали , что один из перспективных материалов для энергонезависимой памяти можно сделать гораздо более живучим, чем считалось раньше. Речь идет об алюминий-скандиевом нитриде AlScN с так называемой вюрцитной кристаллической структурой. Этот материал относится к сегнетоэлектрикам — веществам, в которых электрическая поляризация может переключаться под действием напряжения и сохраняться без питания. Именно это свойство делает сегнетоэлектрики привлекательными для памяти, которая не теряет данные при выключении питания.
AlScN давно привлек внимание разработчиков из-за очень высокой поляризации — более 100 мкКл/см². Проще говоря, материал способен хранить выраженное электрическое состояние, что потенциально позволяет создавать быстрые и компактные ячейки памяти. Однако у этой медали была обратная сторона. Чтобы изменить направление поляризации, требовались крайне высокие электрические поля — свыше 3 МВ/см. Из-за этого элементы быстро изнашивались и выдерживали лишь около 10⁷ циклов перезаписи, то есть всего несколько миллионов операций.
Для запоминающих устройств это серьезное ограничение. Современная память должна выдерживать не миллионы, а миллиарды и триллионы переключений, особенно если речь идет о встроенной или промышленной электронике. Поэтому AlScN долгое время считался перспективным, но проблемным материалом.
В новой работе исследователи показали, что ключевая проблема кроется не столько в самом материале, сколько в том, как именно его переключать. Эксперименты проводились на тонких конденсаторах из Al₀․₆₄Sc₀․₃₆N толщиной 45 нанометров. Напряжение на них подавалось с высокой точностью, что позволило управлять глубиной переключения поляризации.