Немецкий стартап выводит технологию FeFET на рынок энергонезависимой памяти

Natin Dahad, корреспондент EE Times

Компания Ferroelectric Memory Company (FMC), стартап из Дрездена, Германия, привлекла 20 миллионов долларов в рамках раунда финансирования Серии B с избыточным предложением, чтобы вывести своё решение на сегнетоэлектрических полевых транзисторах (FeFET) на рынок энергонезависимой памяти.

В интервью EE Times Али Пуркерамати, генеральный директор FMC, сказал, что к его памяти FeFET проявляется очень большой интерес. Компания имеет эксклюзивную лицензию на два фундаментальных патента FeFET через Дрезденский технический университет (TUD). FMC была выделена из TUD в 2016 году её соучредителями Стефаном Мюллером и Менно Менненгой.

“Мы начали с того, что хотели собрать 5 миллионов долларов, но деньги продолжали поступать”, - сказал Пуркерамати. "Нам пришлось остановиться на 20 миллионах долларов. Раунд финансирования возглавили новые инвесторы M Ventures (подразделение Merck) и imec.xpand с участием SK Hynix, Robert Bosch Venture Capital и TEL Venture Capital. В этом раунде также принял участие и первоначальный инвестор eCapital.

Инвесторы будут оказывать поддержку FMC на всех этапах производственно-сбытовой цепочки. Компания планирует расширить свою команду в Дрездене, а также начать международную экспансию, в том числе на американский и азиатский рынки.

Современные технологии памяти не в полной мере отвечают отвечают растущим требованиям к более высокой плотности, меньшей задержке и более низкому энергопотреблению. Для удовлетворения этих потребностей растет интерес к энергонезависимой памяти (NVM), в том числе к сегнетоэлектрической памяти. Аналитическая компания Yole Developpement ожидает, что к 2025 году рынок NVM памяти достигнет 6,2 миллиарда долларов США. В своем отчете Emerging Non-Volatile Memory 2020 фирма прогнозирует, что более 4-х миллиардов долларов на этом рынке будет приходиться на отдельный развивающийся рынок NVM, движимый двумя ключевыми сегментами: хранилищами данных с малой задержкой и постоянной памятью. Сегмент рынка встраиваемых систем превысит 2 миллиарда долларов.

Пуркерамати также отметил, что рост искусственного интеллекта (ИИ), интернета вещей (IoT), больших данных (Big Data) и 5G требует передовых запоминающих устройств следующего поколения, которые обеспечивают высокую скорость и сверхнизкое энергопотребление, а также совместимость с передовыми КМОП-технологиями, гарантирующими снижение производственных затрат.

Сегнетоэлектрическая память существует уже много лет, но самой большой проблемой является её тиражируемость. FMC говорит, что она преодолевает эту проблему, используя свойства кристаллического оксида гафния (HfO2), который в своей аморфной форме уже является материалом изолятора затвора любого КМОП-транзистора от планарного до FinFET. Запатентованная технология FMC позволяет легко трансформировать аморфный HfO2 в кристаллический сегнетоэлектрический HfO2. Таким образом, каждый стандартный КМОП-транзистор и конденсатор можно превратить в энергонезависимую ячейку памяти, сегнетоэлектрический полевой транзистор (FeFET) или конденсатор (FeCAP).

рис.1  FeFET показывает энергонезависимые свойства из-за того, что два стабильных поляризованных состояния сегнетоэлектрического изолятора затвора изменяют пороговое напряжение даже при снятии напряжения питания. Соответственно, двоичные состояния кодируются в пороговом напряжении транзистора. (Изображение: FMC)

Пуркерамати объяснил, что сегнетоэлектрическая память на рынке на сегодняшний день основана на материале PZT. "Чип-мейкерам это не нравится, потому что с ним сложно работать, нужны специальные печи и машины. Это делает PZT не тиражируемым и дорогостоящим, тогда как HfO2 уже используется в логических элементах, и все компании-производители DRAM используют его. Следовательно, мы можем превратить любой логический транзистор в ячейку памяти.”

Несколько лет назад компания Qimonda обнаружила, что при отжиге HfO2 может изменять свою поляризацию и запатентовала этот эффект. Далее патенты были переданы TUD, когда компания обанкротилась в 2009 году. В конце концов FMC приобрела патенты, и когда Штефан Мюллер заинтересовался этой технологией, он решили раскрутить FMC. Пуркерамати добавил: "FMC получила эксклюзивную лицензию на два фундаментальных патента для приложений FeFET, и в 2017 году мы лицензировали её для GlobalFoundries, с которой сотрудничали в разработке этой технологии.”

рис. 2   FMC планирует сначала утвердиться на рынке встроенной памяти, работая с глобальными производителями микроконтроллеров, а далее нацелиться на традиционный рынок микросхем памяти.  (Изображение: FMC)

Пуркерамати сказал, что технология FeFET компании направлена как на встроенную, так и на автономную память для вычислений и хранения данных, рынок которой, по его словам, достигнет 150 миллиардов долларов в 2025 году. Сначала компания будет ориентирована на рынок встраиваемых устройств, а первый продукт появится в 2023 году. "Цель - разместить технологию как можно ближе к КМОП логическому узлу системы. С нашим FeFET, это можно будет сделать так близко, как вам потребуется. Распределяя память по системе на кристалле, вы повышаете производительность.”

“Мы создали технологии для всех рынков, включая рынок памяти класса хранения. Наша бизнес-модель заключается в том, чтобы лицензировать наш дизайн и технологии для OEM- и IDM-производителей, а также полупроводниковых фабрик.” 

Далее, объясняя свою дифференциацию на рынке, Пуркерамати сказал: "По сути, мы обеспечиваем эффективную масштабируемость технологии по мере того, как вы переходите от одной технологии к другой. Кроме того, многие новые технологии, такие как MRAM, упускают из виду выносливость и сохранение данных. Мы уже зафиксировали более 1011 циклов и удержание данных в течение 1000 часов при температуре 125 градусов C. Ожидаемые пределы материала составляют 1015 циклов и 10 лет при температуре 175 градусов C (хотя они еще не были испытаны).” Он добавил, что благодаря полевому управлению технология FeFET имеет малое энергопотребление (менее 1 fJ на бит как для чтения, так и для записи), а скорость переключения составляет менее 1 нс. Кроме того, затраты ниже, потому что необходимы лишь две дополнительные литографические маски по сравнению, скажем, с более чем 10 масками для ячейки памяти eFlash. "По сравнению, скажем, с MRAM, нам не нужны дополнительные элементы памяти и не нужны дорогостоящие инструменты.”

рис. 3 Испытаны и спрогнозированы свойства сегнетоэлектрического оксида гафния (HfO2). (Изображение: FMC)

FMC уже добилась значительного прогресса в разработке своей технологии энергонезависимой памяти, обещающей обеспечить превосходную производительность по сравнению с современными и новыми решениями. В настоящее время она тесно сотрудничает с крупнейшими полупроводниковыми компаниями, а также с фабриками в США, Европе и Азии.

В дополнение к высокой скорости, сверхнизкому энергопотреблению, совместимости с КМОП-логикой, снижению производственных затрат и стабильности экстремальных температур, FMC добавила, что ее технология обеспечивает полную магнитную невосприимчивость и высокую радиационную стойкость. FeFETs и FeCAPs могут быть интегрированы в производственные линии CMOS с использованием существующего оборудования без необходимости дополнительных капитальных затрат.

Источник:  EE Times