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인용수 1
·2025
Ferroelectric Tunnel Junction Memristor Crossbar Array with Annealing Optimization for In‐Memory Computing
Sangwook Youn, Hwiho Hwang, Hyungjin Kim
IF 6.1 (2025) Advanced Intelligent Systems
초록

강유전체 터널 접합(ferroelectric tunnel junctions, FTJs)은 비필라멘트형 스위칭 거동, 낮은 동작 전류, 그리고 다단(멀티레벨) 전도도 프로그래밍 가능성으로 인해 인-메모리 컴퓨팅을 위한 유망한 비휘발성 메모리 소자이다. 본 논문에서는 안정적인 강유전체 스위칭 특성을 위해, HZO 기반 FTJ에서 후막 금속화 열처리(postmetallization annealing, PMA) 온도가 미치는 영향을 조사한다. 이 열처리 공정은 정방정(orthorhombic) 상의 결정화를 촉진하고 계면 트랩을 감소시켜, 초기 사이클부터 포화 분극(saturated polarization)이 가능해지며 10^4 사이클을 초과하는 내구성을 달성한다. 배열 수준 기능성을 평가하기 위해 48 × 48 FTJ 크로스바 어레이를 제작하였다. 반 바이어스(half-bias) 동작이 성공적으로 시연되어, 선택되지 않은 셀들이 인접한 셀들의 간섭 없이 안정적으로 유지됨을 확인하였다. 모든 2,304개 셀에서 균일한 3비트 전도도 프로그래밍이 구현되었으며, 명확하게 분리된 상태들이 관찰되었다. 또한 벡터–행렬 곱(vector–matrix multiplication) 시험을 통해 배열 수준에서의 정확한 동작을 검증하였고, 출력 오차 편차는 최대 0.97%까지 낮게 나타났다. 마지막으로 CIFAR-10 분류기의 최종 완전연결층(final fully connected layer)을 크로스바 어레이 위에 직접 구현하여 88.3%의 분류 정확도를 달성했으며, 소프트웨어 기준선(88.5%)과 매우 근접한 성능을 보였다. 이러한 결과는 HZO 기반 FTJ 크로스바 어레이가 인-메모리 컴퓨팅을 위한 에너지 효율적인 플랫폼이 될 잠재성을 지님을 시사한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.

키워드
Crossbar switchAnnealing (glass)FerroelectricityMemristorTunnel junctionConductanceFlaggingCommutationNon-volatile memory
타입
Article
IF / 인용수
6.1 / 1
게재 연도
2025