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台團隊實現二維材料鐵電電晶體 次世代記憶體內運算有望成真
 

【CTIMES/SmartAuto 籃貫銘 報導】   2024年02月21日 星期三

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由臺灣師範大學物理系藍彥文教授與陸亭樺教授組成的聯合研究團隊,在鐵電材料領域取得了重大突破,開發出基於二維材料二硫化鉬的創新鐵電電晶體(ST-3R MoS2 FeS-FET),厚度僅有1.3奈米,具備低操作電壓的鐵電材料半導體元件,解決了傳統鐵電電晶體縮小尺寸、降低功耗的難題,並為創新的記憶體內運算(Compute in-memory)架構帶來更佳的發展潛力。

基於二維材料二硫化鉬的創新鐵電電晶體(ST-3R MoS2 FeS-FET)晶圓
基於二維材料二硫化鉬的創新鐵電電晶體(ST-3R MoS2 FeS-FET)晶圓

藍彥文教授表示,鐵電材料具備非揮發性記憶體的特性,擁有極高的讀寫速度,並能夠在斷電情況下持續保存資料。但傳統鐵電電晶體元件尺寸減小時,電偶極化會出現不穩定的現象,而且元件製程極其複雜。

研究團隊開發出一種基於剪切轉變的菱面堆積二硫化鉬鐵電電晶體 (ST-3R MoS2 FeS-FET),該材料使用化學氣相沈積(CVD)成長出擁有介面間鐵電性的雙層二硫化鉬,藉由成長過程中所建造出的可移動晶界產生雙層介面間的滑移現象,表現出可翻轉的垂直方向自發電極化。

藍彥文教授指出,這種新興的鐵電電晶體元件具備極低的讀寫電壓、快速讀寫和高穩定性,且製程步驟也採用工業界廣泛應用的技術,與工業製程標準有高度的相容性。

再者,藍彥文教授也提到,這種超薄鐵電晶體厚度僅2層二維材料原子,對3奈米(sub-3nm)技術以下製程的技術有高度的發展潛力;另一方面,由於鐵電電晶體同時具備運算與儲存的特性,因此對於與AI運算息息相關的記憶體內運算(Compute in-memory)技術也有極大的發展空間,是次世代運算技術的關鍵材料。

關鍵字: 鐵電記憶體,記憶體內運算 
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