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美國德州大學(xué)(University of Texas)的研究人員指出，若它們能成功在鍺通道材料(germanium channel material)上制作鐵電閘極(ferroelectric gate)堆疊，就能催生取代DRAM、SRAM與快閃存儲器的通用存儲器，以及電腦所需的幾乎每一種晶體管；而其鐵電閘極研究成果也可望讓摩爾定律 (Moore's Law)超越國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖(ITRS)所預(yù)計的2028年極限。 “我們還未制作出完整的鐵電場效晶體管 (ferroelectric field-effect transistor)，也就是 FeFET ，但我們已經(jīng)證實，我們利用德州先進(jìn)運(yùn)算中心(Texas Advanced Computing Center)的超級電腦所做的詳細(xì)模擬是可以在實驗室實現(xiàn)的。”德州大學(xué)教授Alexander Demkov表示：“我們已經(jīng)制作出完整的閘極堆疊，并取得了材料與制程技術(shù)的權(quán)限；我們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導(dǎo)體通道材料──例如鍺或砷化鉀(GaAs)──來延長ITRS所預(yù)測的硅制程壽命，而且都是采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS硅制程。完全以FeFET所打造的電腦，能在你關(guān)機(jī)時仍記憶所有的設(shè)定，因此能快速開機(jī)并恢復(fù)到你關(guān)機(jī)前的狀態(tài)。 Demkov表示：“我們還沒實驗過FeFET的存儲器結(jié)構(gòu)，但相信它能作為一種速度比DRAM更快、密度比快閃存儲器更高的通用存儲器。” 
硅基板上方鍺通道上的鐵電材料能無限期維持極性，讓以FeFET打造的電腦能快速開機(jī) (圖片來源：德州大學(xué)) Demkov 是與德州大學(xué)的博士候選人Patrick Ponath以及其他研究單位的人員一起進(jìn)行這項研究，包括亞利桑那州立大學(xué)(Arizona State University)以及美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)。目前Demkov與德州大學(xué)的同事們正在試圖以化學(xué)沉積技術(shù)蝕刻鍺通道，以完成FeFET的研究：“我們?nèi)狈δ苋菀字谱鞒?FeFET所需的鍺或砷化鎵通道的設(shè)備，不過一旦此新制程技術(shù)能商業(yè)化，我們希望有產(chǎn)業(yè)界的夥伴能進(jìn)一步提供協(xié)助；”
以副偏壓導(dǎo)電掃瞄探針來感測鐵電層開關(guān)的量測設(shè)定 (圖片來源：德州大學(xué)) 要 打造新制程技術(shù)最困難的部分，是要利用分子束磊晶(epitaxy)長出3D鈦酸鋇(barium titanate，BaTiO3)閘極，使其雙極能進(jìn)行垂直切換；研究團(tuán)隊已經(jīng)利用壓電力與微波阻抗(piezoelectric-force and microwave-impedance)顯微鏡成功驗證其成果。這種新技術(shù)的其他應(yīng)用還包括超高密度存儲器、超高效率太陽能電池，以及更高速的非揮發(fā)性 可重配置邏輯單元(nonvolatile reconfigurable logic)。 |
