Die Ferroelectric Memory Company (FMC) läutet mit FeFETs eine neue Ära bei nichtflüchtigen Speichern ein
Speicher mit signifikant reduzierter Leistungsaufnahme und hoher Geschwindigkeit ermöglichen exzellente Skalierbarkeit von Embedded-Lösungen für Mikrocontroller und SoCs
Dresden, 11. Juli 2018. Die Ferroelectric Memory GmbH (FMC) entwickelt und vermarktet innovative Lösungen für nichtflüchtige Speicher, insbesondere für Embedded-Speicher in Mikrocontrollern und Systems-on-a-Chip (SoC). An diese Speicher werden zunehmend höhere Anforderungen bezüglich der Skalierbarkeit, Anzahl von Schreibzyklen und Dauer der Datenhaltung auch bei extremen Umgebungsbedingungen gestellt. Der aktuelle Industriestandard für nichtflüchtige Speicher, die eFlash-Technologie, erfüllt diese Anforderungen nur um den Preis immer komplexerer Fertigungsprozesse.

FeFETs (ferroelektrischen FETs) von FMC nutzen die ferroelektrische Eigenschaft von Hafniumoxid (HfO2), mit der CMOS-Logik-Transistoren in effiziente nichtflüchtige Speichereinheiten umgewandelt werden können. FeFETs profitieren damit direkt von den massiven Investitionen und Innovationen, die zur Skalierung von Standard-CMOS-Prozessen hin zu 7-nm-Knoten und darüber hinausführen.

Vergleich mit anderen Technologien

Ein-Transistor-Speicher, die auf ferroelektrischem HfO2 basieren, bieten im Vergleich zu konkurrierenden neuen Speicher-Lösungen wie MRAM (Magnetoresistives RAM), PCM (Phase-Change-RAM) oder RRAM (Resitive RAM) drei Hauptvorteile: Erstens weisen die FeFET-Speicher eine hohe Stromtreiberfähigkeit auf mit sehr schnellen Lesegeschwindigkeiten, während das effiziente Umschalten der Speicherzellen zu schnellem Schreiben bei extrem niedriger Leistungsaufnahme führt. Zweitens sind FeFET-Speicher ausnehmend robust gegenüber Umwelteinflüssen wie Magnetfeldern, Strahlung und extremen Temperaturen. Drittens basieren FeFETs auf High-k-Metall-Gate-CMOS-Basis-Technologien und können somit deren Skalierungsvorteile nutzen. Dabei lassen sich existierende Fertigungsanlagen nutzen und es sind keine zusätzlichen komplexen und teuren Fertigungsprozesse erforderlich.  

„Unsere innovative nichtflüchtige Speichertechnologie adressiert die aktuellen und zukünftigen Anforderungen der Industrie, mit um den Faktor 1000 höherer Geschwindigkeit und 1000-fach geringerer Leistungsaufnahme als der derzeitige Standard, bei deutlicher Reduzierung der Herstellungskosten und effizienter Skalierbarkeit,“ betonte Dr. Stefan Müller, CEO von FMC. „Grundsätzlich ist die neue Speicher-Technologie auch für Stand-alone-ICs geeignet, anfänglich wollen wir uns aber auf den wachstumsträchtigen Markt der Embedded-Speicher konzentrieren“.

Aufbau und Funktionsprinzip

Die Embedded-Memory-Technologie von FMC nutzt die ferroelektrischen Eigenschaften von kristallinem Hafniumoxid. Hafniumoxid – in seiner amorphen Form – ist das Gate-Isolatormaterial von CMOS-Transistoren vom 45-nm- bis zum 7-nm-Knoten und darüber hinaus. Die patentgeschützte Technologie von FMC macht es möglich, amorphes in kristallines, ferroelektrisches HfO2 umzuwandeln. Auf diese Weise kann jeder Standard-CMOS-Transistor in einen ferroelektrischen Feldeffekttransistor (FeFET) – und damit eine nichtflüchtige Speicherzelle – umgewandelt werden.

Bei einem FeFET ist die Polarisationsrichtung des Hafniumoxid-Materials nach einem positiven Gate-Write-Puls im Schichtaufbau nach unten gerichtet, so dass die Schwellspannung des Transistors verringert wird. Nach einem negativen Gate-Write-Puls ist die Polarisation dagegen nach oben gerichtet, die Schwellspannung wird erhöht. Zum Lesen der Speicherzelle legt man eine Spannung zwischen der erwarteten unteren und oberen Schwellspannung an und stellt fest, ob der Transistor leitet (0 gespeichert) oder sperrt (1 speichert). Das Material behält seine jeweilige Polarisation auch dann bei, wenn keine Spannung anliegt und ist damit nicht-flüchtig.

Verfügbarkeit und Design-Unterstützung

FMC kommerzialisiert seine patentgeschützte FeFET-Technologie in Partnerschaft mit Halbleiter-Foundries. Zielkunden sind Fabless-IC-Design-Unternehmen, die Mikrocontroller und SoCs anbieten. FeFET-Speicher eignen sich u.a. ideal für Smart Card-Controller, Automotive-Steuerungen, IoT-Anwendungen sowie für „Deep Learning“ und Künstliche Intelligenz (KI) - sowohl für mobile Geräte als auch für das Data Center.

FMC unterstützt Halbleiter-Foundries beim Transistor- und Test-Chip-Design, der elektrischen Charakterisierung, der Qualifizierung der Speicher-Arrays und mit Technologie-Lizenzen. Zusammen mit seinen Foundry-Partnern bietet FMC eNVM-Makros für Fabless-IC-Design-Unternehmen, inklusive Dokumentation, Simulationsmodellen und Designdaten, die für die effiziente Integration in die Ziel-Designs benötigt werden. Darüber hinaus entwickelt und qualifiziert FMC Speicherlösungen, die hinsichtlich Funktionalität, Dichte, Formfaktor, Geschwindigkeit und Energieverbrauch auf kundenspezifische Anforderungen zugeschnitten sind.

FMC demonstrierte Speicher-Arrays mit 28- und 22-nm-Strukturen und hat das Potenzial aufgezeigt, selbst auf die neuesten CMOS-Technologie-Knoten zu skalieren.
Über FMC

FMC ist der Anbieter von äußerst effizienten FeFET-Speicherlösungen für nichtflüchtige Speicher. FeFET-Speicher sind extrem stromsparend, leistungsstark, weisen hohe Speicherdichte und hohe Temperaturstabilität auf. Mit der Skalierung unserer disruptiven Technologie auf Transistorgrößen von 28nm und darunter lösen wir das Skalierungsproblem von Halbleiterfertigern und Fabless-Halbleiterfirmen. Die Technologieentwicklung wurde mit Mitteln des Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) und des Freistaates Sachsen gefördert. Das FMC-Team wurde von "EXIST Forschungstransfer", einem Programm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, unterstützt. Das Unternehmen wurde 2016 gegründet und hat seinen Sitz in Dresden.

Die Ferroelectric Memory Company GmbH hat kürzlich den erfolgreichen Abschluss einer Wachstumsfinanzierung in Höhe von 4,6 Millionen Euro bekannt gegeben (https://www.presseagentur.com/fmc/). Die Mittel ermöglichen es dem Unternehmen, sein Team zu erweitern, die Weiterentwicklung seiner Lösungen zu beschleunigen und bedeutenden Marktanteil zu gewinnen.

Weitere Informationen finden man unter www.ferroelectric-memory.com.
 
 
 
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» Presse-Information
Datum: 11.07.2018 14:00
Nummer: 2018 07 11 FMC DE
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Menno Mennenga
c/o NaMLab gGmbH Nöthnitzer Str. 64
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