Профессор электротехники и информатики DGIST Чан Джэ Ын и профессор Квон Хёк Чжун и их исследовательская группа разработали высокоэффективную технологическую технологию для транзисторов памяти с искусственным интеллектом следующего поколения. Работа опубликована в Интернете в журнале Advanced Science.
Команда разработала «метод селективной термообработки» на основе наносекундного импульсного лазера и «технологию управления процессом минимизации тепловой энергии», чтобы преодолеть недостатки высокотемпературного процесса сегнетоэлектрических полевых транзисторов, которые имеют характеристики энергонезависимой памяти, высокие -Скорость работы, низкое энергопотребление, длительный срок службы и долговечность.
Новый технологический процесс позволяет реализовать структуры гетероперехода, которые являются основной технологией полупроводников AI следующего поколения.
По мере развития различных электронных систем в условиях Четвертой промышленной революции востребованы технологии обработки и хранения информации высокого уровня. Прежде всего, технология транзисторов памяти типа искусственного интеллекта, которая одновременно выполняет вычисления и память, подобно человеческому мозгу, является исключительной технологией с такими преимуществами, как снижение производственных затрат, энергоэффективность, высокая производительность , легкий вес и улучшенная интеграция, а также В этой области проводятся глубокие исследования.
Недавние исследования транзисторов памяти типа AI были сосредоточены на сегнетоэлектрических полевых транзисторах, которые обладают энергонезависимыми характеристиками памяти, высокой скоростью работы, низким энергопотреблением , длительным сроком службы и долговечностью.
Однако из-за характеристик сегнетоэлектриков, которые требуют «высокотемпературного процесса формирования фазы» (более 600 градусов Цельсия), существует проблема, заключающаяся в ухудшении характеристик транзисторов или термическом повреждении нижних слоев логических схем. или схемы ввода/вывода (I/O) при выполнении гетероперехода устройств памяти.
Чтобы преодолеть недостатки сегнетоэлектрических процессов, совместная исследовательская группа под руководством профессоров DGIST Чан Джэ Ына и Квон Хёк Джуна провела исследования по разработке методов термообработки конкретных деталей и контролю технологии процесса для минимизации тепловой энергии. Команда представила «процесс наносекундного импульсного лазерного отжига», который позволяет селективную термообработку решить проблему высокотемпературных процессов.
Процесс характеризуется короткой длиной волны (355 нм), глубиной проникновения в две тысячных человеческого волоса и быстрым охлаждением с использованием импульсного лазера за 30 миллионных долей секунды, что весьма выгодно для управления тепловой энергией и стимулирования сегнетоэлектричества в сегнетоэлектриках.
Используя эту технологию, команда разработала транзисторы памяти с сегнетоэлектриками и полупроводниковыми каналами, которые активны даже при низких температурах и имеют высокоэффективные полупроводниковые характеристики искусственного интеллекта.
Оптимизированное устройство имеет сверхбыстрое время отклика в миллионную долю секунды, выполняя более 100 000 стабильных операций записи и стирания в ускоренной измерительной среде и сохраняя состояние памяти более 10 лет. Кроме того, транзистор имеет «рабочий диапазон памяти» более 1,7 В, отношение тока включения-выключения более 100 000, демонстрируя превосходные характеристики энергопотребления и высокие сегнетоэлектрические свойства (2-Pr 14,7 мкКл/см 2 ) и линейность распознавания образов, а также демонстрируя выдающиеся механические, электрические и химические характеристики.
« Технология лазерного отжига с минимизацией тепловой энергии , разработанная в этом исследовании, представляет собой новый подход к повышению потенциала коммерциализации сегнетоэлектрических полевых транзисторов для систем искусственного интеллекта. Ожидается, что она будет стимулировать инновации в технологии трехмерной интеграции, преодолевая ограничения традиционных технологий. высокотемпературные процессы», — сказал профессор Чан Джэ Ын.
«В этом исследовании устройства, оптимизированные с помощью управления лазерным отжигом, реализовали приложения памяти в гетеропереходных и гибких структурах и продемонстрировали высокую совместимость с существующими кремниевыми процессами. Мы рассчитываем внести инновационный вклад в реализацию систем искусственного интеллекта следующего поколения, которые включают в себя различные устройства в будущее», — сказал профессор Квон Хёк Чжун.
