Ferrosähköinen muisti on nousemassa yhdeksi lupaavimmista vaihtoehdoista, kun perinteisten DRAM- ja SRAM-muistien skaalaus käy yhä vaikeammaksi. Belgialainen tutkimuskeskus imec esitteli VLSI Technology & Circuits 2026 -symposiumissa uusia tuloksia, jotka vievät ferrosähköisiä muistiratkaisuja lähemmäs tiheitä ja energiatehokkaita 3D-muistiarkkitehtuureja.
Ferrosähköisen muistin kiinnostavuus perustuu siihen, että se voi yhdistää matalan käyttöjännitteen, hyvän skaalautuvuuden ja mahdollisuuden rakentaa muistirakenteita päällekkäin. Tämä tekee teknologiasta kiinnostavan erityisesti tekoälyjärjestelmissä, joissa muistilta vaaditaan yhä enemmän kapasiteettia, kaistanleveyttä ja energiatehokkuutta kohtuullisin kustannuksin.
Imec esitteli kaksi toisiaan täydentävää tutkimussuuntaa. Ensimmäisessä ferrosähköiset kondensaattorit saatiin toimimaan noin 1,3 voltin jännitteellä. Samalla ne säilyttivät korkean, yli 40 mikrocoulombia neliösenttimetriä kohti olevan jäännöspolarisaation ja vähintään 10 biljoonan kirjoitussyklin kestävyyden. Näitä ominaisuuksia pidetään keskeisinä, jos ferrosähköisiä kondensaattoreita halutaan käyttää DRAM-tyyppisissä muistiratkaisuissa.
Toinen tulos liittyy ferrosähköisiin kanavatransistoreihin eli FeFET-muisteihin. Imec demonstroi 300 millimetrin piikiekolla valmistetun pystysuuntaisesti pinotun IGZO-pohjaisen FeFET-rakenteen, jossa oli viisi sanajohdinta. Kyse on tärkeästä askeleesta kohti muistirakenteita, joissa tallennustiheyttä kasvatetaan pinoamalla muistisolut päällekkäin.
FeFET-rakenteessa imec käytti kaksoishilaratkaisua, jossa takahila parantaa pyyhkäisytoimintoa. Tämä on merkittävää, koska pyyhkäisynopeus ja kestävyys kuuluvat FeFET-muistien keskeisiin haasteisiin. Imecin mukaan ferrosähköisissä kondensaattoreissa saadut opit rajapinnoista ja materiaalien skaalauksesta auttavat myös FeFET-rakenteiden kehitystä.
Kaupallisiin muisteihin on vielä matkaa, mutta imecin tulokset osoittavat, että ferrosähköinen muisti ei ole enää vain yksittäinen tutkimuspolku. Se tarjoaa useita mahdollisia rakennuspalikoita tuleville muisteille aikana, jolloin tekoäly ja datakeskeinen laskenta pakottavat koko alan etsimään nykyistä tiheämpiä ja energiatehokkaampia ratkaisuja.
Kuva: Imecin elektronimikroskooppikuva ferrosähköisen muistin testirakenteesta. Ferrosähköisiä kondensaattoreita ja FeFET-rakenteita tutkitaan uusien, tiheämpien 3D-muistien rakennuspalikoiksi.
