基于压电应变 FET (PeFET) 的非易失性存储器
新兴技术
2023-06-07 v2 硬件体系结构
摘要
我们提出基于压电应变 FET（PeFET）的非易失性存储器（NVM）设计，其利用压电/铁电（PE/FE，如 PZT）与二维过渡金属硫族化物（2D-TMD，如 MoS2）晶体管耦合。所提 NVM 以 FE/PE 的极化（P）形式存储比特信息，使用电场驱动的 P 切换进行写入，并采用压电诱导的 2D-TMD 沟道动态带隙调制进行比特读出。我们通过基于 COMSOL 的 3D 建模分析 PeFET，表明 PeFET 几何结构的电路驱动优化对于实现有效的锤钉效应和充足的 NVM 读带隙调制至关重要。我们的结果显示 PeFET 中二进制状态的可区分性可达 11 倍。我们提出了多种 PeFET NVM，即（a）具有高密度（HD）的无紧凑访问晶体管比特单元 NVM，（b）面向优化写入能量和延迟的分段架构 1T-1PeFET NVM，以及（c）在面积和延迟之间提供权衡的 cross-coupled（CC）NVM。与 2D-FET SRAM 相比，PeFET NVM 提供高达 7 倍更小的单元面积、66% 更低的写入能量、87% 更低的读取能量和 44% 更快的读取。这是以 PeFET NVM 中的高写入延迟为代价的，可通过优化 PE 几何结构将其最小化。
引用
@article{arxiv.2203.00064,
title = {Piezoelectric Strain FET (PeFET) based Non-Volatile Memories},
author = {Niharika Thakuria and Reena Elangovan and Anand Raghunathan and Sumeet K. Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.00064},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 13 figures In the peer review process of the journal of IEEE Transactions on Electron Devices