FeFET可望延长摩尔定律寿命

　　美国德州大学（University of Texas）的研究人员指出，若它们能成功在锗通道材料（germanium channel material）上制作铁电闸极（ferroelectric gate）堆叠，就能催生取代DRAM、SRAM与快闪存储器的通用存储器，以及电脑所需的几乎每一种电晶体；而其铁电闸极研究成果也可望让摩尔定律 （Moore‘s Law）超越国际半导体技术蓝图（ITRS）所预计的2028年极限。

　　“我们还未制作出完整的铁电场效电晶体 （ferroelectric field-effect transistor），也就是 FeFET ，但我们已经证实，我们利用德州先进运算中心（Texas Advanced Computing Center）的超级电脑所做的详细模拟是可以在实验室实现的。”德州大学教授Alexander Demkov接受EETimes美国版编辑访问时表示：“我们已经制作出完整的闸极堆叠，并取得了材料与制程技术的权限；我们的下一步是制作赭通道已完成 FeFET。”

　　FeFET令人向往的原因，是能利用更快速的半导体通道材料──例如锗或砷化钾（GaAs）──来延长ITRS所预测的矽制程寿命，而且都是采用标准的CMOS矽制程。完全以FeFET所打造的电脑，能在你关机时仍记忆所有的设定，因此能快速开机并恢复到你关机前的状态。 Demkov表示：“我们还没实验过FeFET的存储器结构，但相信它能作为一种速度比DRAM更快、密度比快闪存储器更高的通用存储器。”

　　矽基板上方锗通道上的铁电材料能无限期维持极性，让以FeFET打造的电脑能快速开机 （图片来源：德州大学）

　　Demkov 是与德州大学的博士候选人Patrick Ponath以及其他研究单位的人员一起进行这项研究，包括亚利桑那州立大学（Arizona State University）以及美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）。目前Demkov与德州大学的同事们正在试图以化学沉积技术蚀刻锗通道，以完成FeFET的研究：“我们缺乏能容易制作出 FeFET所需的锗或砷化镓通道的设备，不过一旦此新制程技术能商业化，我们希望有产业界的夥伴能进一步提供协助；”

　　以副偏压导电扫瞄探针来感测铁电层开关的量测设定 （图片来源：德州大学）

　　要打造新制程技术最困难的部分，是要利用分子束磊晶（epitaxy）长出3D钛酸钡（barium titanate，BaTiO3）闸极，使其双极能进行垂直切换；研究团队已经利用压电力与微波阻抗（piezoelectric-force and microwave-impedance）显微镜成功验证其成果。这种新技术的其他应用还包括超高密度存储器、超高效率太阳能电池，以及更高速的非挥发性 可重配置逻辑单元（nonvolatile reconfigurable logic）。

　　编译：Judith Cheng

　　（参考原文： FeFET to Extend Moore’s Law，by R. Colin Johnson）