Cientistas chineses anunciaram o desenvolvimento de uma célula de memória DRAM alternativa, mais barata e melhor do que a “clássica”.

Embora a China esteja sujeita a sanções que limitam sua capacidade de adquirir equipamentos avançados para a fabricação de chips, incluindo memória RAM, isso não impactou significativamente o trabalho dos pesquisadores. Além disso, as sanções estão forçando os pesquisadores a buscar ativamente alternativas à fabricação tradicional, incluindo o desenvolvimento de arquiteturas avançadas. Uma dessas descobertas foi o desenvolvimento, por cientistas chineses, de uma arquitetura de célula DRAM que elimina a necessidade de um capacitor.

Fonte da imagem: IME CAS

O desenvolvimento foi anunciado por pesquisadores do Instituto de Microeletrônica da Academia Chinesa de Ciências (IME CAS), que desenvolveram o processo de fabricação da nova memória em colaboração com outras instituições de pesquisa chinesas. Em geral, trata-se de uma célula DRAM com um tamanho relativo padrão de 4F² (o tamanho mínimo de uma célula de memória clássica com um transistor e um capacitor). Portanto, a célula da nova arquitetura não é maior que uma célula clássica, o que já indica o potencial promissor deste desenvolvimento.

Mais importante ainda, a célula “chinesa” não contém um capacitor separado para armazenar carga (dados), o que sempre representou um desafio para a redução da escala dos processos de fabricação de DRAM. Em vez disso, a carga é armazenada no canal do transistor de controle da célula, também conhecido como carga flutuante. Além disso, a célula possui dois transistores de controle (circuito 2T0C), permitindo que armazenem carga juntos em um único canal compartilhado. Isso melhora a estabilidade operacional da célula em todos os modos, inclusive reduzindo as correntes de fuga. Essa arquitetura também permite que dois bits de dados sejam gravados em cada célula, fornecendo uma carga de quatro níveis. O novo processo de fabricação da memória é igualmente sofisticado e extremamente simples, exigindo apenas uma etapa de exposição e uma etapa de processamento pós-exposição. O processamento litográfico é realizado diretamente em um wafer multicamadas pré-preparado, composto por cinco camadas semicondutoras de espessura nanométrica, como IGZO, tântalo e outras, separadas por quatro camadas isolantes de dióxido de silício.

Cavidades são gravadas no wafer em uma única passagem.até 120 nm, cujas paredes serão então transformadas em elementos de transistor por recozimento e pulverização catódica. Cada cavidade representa dois transistores e, na prática, uma célula de memória. Os transistores são fabricados em uma única passagem e, portanto, não requerem alinhamento axial — o processo é autoalinhável. O transistor superior é responsável pela escrita da célula e o inferior pela leitura. Um canal está fisicamente localizado entre eles, servindo também como área de armazenamento de carga. Parece que o processo de fabricação de DRAM mais simples já concebido pode se tornar a base para a produção em massa de RAM relativamente barata.

De acordo com estudos de novas amostras de memória, uma célula pode reter dados por 470 a 500 segundos sem atualização. Isso não se compara à memória flash NAND, mas também é interessante do ponto de vista da redução do consumo de energia da nova arquitetura de DRAM. Essa propriedade pode ser útil em arquiteturas de DRAM embarcadas para aplicações móveis. A latência de leitura é de 50 ns, comparável à DDR5. As variações de tensão de porta em função da temperatura estão dentro da faixa aceitável — menos de 100 mV a 85 °C. Em resumo, está pronto para produção imediata. Aliás, a tecnologia de processo é ideal para a produção de RAM multicamadas empilhada, que atualmente representa um desafio.

No entanto, resta saber se essa memória realmente chegará à produção. Testes de laboratório por si só são claramente insuficientes. A taxa de defeitos e a repetibilidade das características em condições de produção ainda não estão claras. De qualquer forma, o tempo necessário desde as amostras de laboratório até os chips de produção pode levar não apenas anos, mas décadas, como demonstrado pela implementação de ReRAM, FeRAM, MRAM e outros tipos de memória.memória prospectiva.