现代社会已进入大数据与物联网时代，数据呈爆炸式增长，对芯片的计算能力提出了极高要求。与此同时，传统半导体技术遵循的摩尔定律正面临微缩难度激增、成本攀升、性能增益放缓的严峻挑战。在万物智联的背景下，人工智能（AI）与边缘计算等巨量运算架构的需求大幅提升，而传统存储器如DRAM和NAND Flash受限于工艺制程，在耗电量、数据访问速度及存储密度等方面已难以满足时代需求。新型存储器应运而生，包括FRAM、PCM、MRAM及ReRAM等，它们具备功耗更低、读写速度更快的优势，有望成为未来存储架构的最后一级缓存，消除内存与外存间的“存储墙”，并具备突破传统冯·诺依曼架构瓶颈的潜力，是实现存内运算的理想选择。
现代信息系统中的存储器架构
当前主流的新型存储技术各具特色：PCM通过相变材料实现电阻变化，兼容CMOS工艺且读写均衡；MRAM基于隧穿磁阻效应，读写次数无限、速度极快，适用于嵌入式及缓存应用；ReRAM利用阻变材料导电通道的开闭实现存储，因能充分满足神经形态计算与边缘计算需求，被视为存算一体的最佳选择之一；FRAM则凭借铁电材料的滞后特性，具备读写速度快、寿命长、功耗低等优点，已在汽车等领域实现商业验证。尽管新型存储器目前尚无法完全替代DRAM和NAND Flash，但在数据爆发式增长、应用需求多样化以及传统存储器市场波动的背景下，凭借其超强性能、超长寿命、可靠性及耐高温等特性，新型存储器将在物联网、人工智能、智能汽车等前沿领域发挥越来越重要的作用。
基于130nm CMOS工艺的嵌入式FRAM测试芯片
课题组核心优势
参考文献
1.S. Mueller et al., “Ferroelectric Hafnia: A New Age for FRAM has Started,” 2024 22nd Non-Volatile Memory Technology Symposium (NVMTS), Busan, Korea, Republic of, 2024, pp. 1-6, doi: 10.1109/IEEECONF63530.2024.10830895.