Новая технология, позволяющая хранить данные в отдельных атомах, может увеличить емкость памяти чипа до 1000 раз

Сегнетоэлектрическое ОЗУ (FeRAM, F-RAM или FRAM) – это оперативная память, в которой для достижения энергонезависимости используется сегнетоэлектрический слой. Он хранит информацию посредством явления поляризации, при котором электрический диполь, как и магнитные поля внутри сегнетоэлектриков, выравнивается внешним электрическим полем.

Одним из существенных недостатков FRAM является более низкая плотность хранения. Таким образом, для увеличения емкости хранения необходимо интегрировать как можно больше устройств за счет уменьшения размера микросхемы. В случае сегнетоэлектриков уменьшение физических размеров приводит к исчезновению поляризации, что помогает хранить информацию в сегнетоэлектрических материалах. 

Это связано с тем, что для расположения сегнетоэлектрических доменов, крошечных областей, где возникает спонтанная поляризация, в любом случае требуется группа из тысяч атомов. Таким образом, текущие исследования технологии FRAM фокусируются на уменьшении размера домена при сохранении емкости хранилища.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, профессор Джун Хи Ли из Школы энергетики и химической инженерии UNIST предложил новое физическое явление, обещающее увеличение емкости памяти микросхемы памяти размером с ноготь в 1000 раз.

Ученые заметили, что добавляя каплю электрического заряда к полупроводниковому материалу, известному как сегнетоэлектрический оксид гафния (HfO2), можно управлять четырьмя отдельными йотами для хранения 1 бита данных. Это исследование перевернуло существующую парадигму, согласно которой можно хранить в лучшем случае 1 бит данных в группе из тысяч атомов. При правильном применении полупроводниковая память может хранить 500 Тбит / см2, что в 1000 раз больше памяти, в микросхемах флэш-памяти, доступных в настоящее время.

Профессор Джун Хи Ли из Школы энергетики и химической инженерии UNIST сказал:  

«Новая технология, позволяющая хранить данные в отдельных атомах, является самой современной из разработанных технологий хранения. Поскольку HfO2 уже совместим с Si-электроникой, наше открытие независимо переключаемых полярных слоев может предоставить возможности для реализации сверхплотных и недорогих FeRAM или FeFET для приложений памяти или логических устройств. Кроме того, возможность диполярного управления каждой элементарной ячейкой обеспечивает различные возможности для детерминированного многоуровневого переключения, в конечном итоге вплоть до шкалы Ангстрема».

DOI: 10.1126 / science.aba0067

Все это чудесно согласуется с нашей недавней статьей, в которой физик предсказал, что количество битов будет равно количеству атомов на Земле примерно через 150 лет.