韓國：存儲(chǔ)技術(shù)新突破，內(nèi)存容量可增加1000倍

鐵電存儲(chǔ)器(FeRAM 或 FRAM)通過極化現(xiàn)象存儲(chǔ)信息，其中電偶極子(如鐵電內(nèi)部的 N-S 磁場(chǎng))由外部電場(chǎng)對(duì)齊。FeRAM 已成為下一代存儲(chǔ)器半導(dǎo)體，可取代現(xiàn)有的 DRAM 或閃存，因?yàn)樗俣雀?，功耗更低，在電源關(guān)閉后仍然能保留存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

但是，鐵電存儲(chǔ)器的一個(gè)主要缺點(diǎn)是存儲(chǔ)容量有限。為了增加存儲(chǔ)容量，就需要盡可能減小鐵電芯片的尺寸。然而根據(jù)鐵電的性質(zhì)，物理尺寸的減少導(dǎo)致極化現(xiàn)象的消失，而極化現(xiàn)象是鐵電儲(chǔ)存信息所依賴的基本原理。目前，鐵電域的形成，至少需要數(shù)千個(gè)原子。因此，對(duì) FRAM 技術(shù)的研究側(cè)重于減少鐵電域形成所依賴的原子數(shù)。

李教授和他的研究小組發(fā)現(xiàn)，通過向半導(dǎo)體材料中添加一滴電荷，可以控制4個(gè)原子來存儲(chǔ)1位數(shù)據(jù)。這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究推翻了現(xiàn)有的模式，將數(shù)千個(gè)原子縮減到了4個(gè)。如果能夠成功應(yīng)用，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ) 500 Tbit每平方厘米，比當(dāng)前可用的閃存芯片大整整1000 倍。

“能夠?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在單個(gè)原子中的新技術(shù)是迄今為止開發(fā)的最高水平的存儲(chǔ)技術(shù)，”李教授說：“作為 Hfo2在 Si 電子中已經(jīng)兼容，我們獨(dú)立可切換極層的發(fā)現(xiàn)可以為內(nèi)存或邏輯設(shè)備應(yīng)用提供實(shí)現(xiàn)超高密度和低成本 FeRAM 或 FeFET 的機(jī)會(huì)。此外，單位-細(xì)胞按單元-細(xì)胞雙極控制的可能性為確定性多級(jí)切換提供了不同的機(jī)會(huì)?！?

這一革命性的發(fā)現(xiàn)得到了三星電子研究基金和孵化中心的支持，以及科學(xué)和信息通信技術(shù)部(MSIT)的"未來材料發(fā)現(xiàn)"計(jì)劃，以及由貿(mào)易、工業(yè)能源(MOTIE)創(chuàng)意材料發(fā)現(xiàn)計(jì)劃支持的工業(yè)戰(zhàn)略技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。并且該項(xiàng)研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在2020年7月2日的《科學(xué)》雜志上。