鐵電場效電晶體於電路、記憶體及仿神經型態應用之分析( I ) ;Analysis of Ferroelectric Fets for Circuits, Memory, and Neuromorphic Applications( I )

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Title:	鐵電場效電晶體於電路、記憶體及仿神經型態應用之分析( I );Analysis of Ferroelectric Fets for Circuits, Memory, and Neuromorphic Applications( I )
Authors:	胡璧合
Contributors:	國立中央大學電機工程學系
Keywords:	電子電機工程;鐵電;鐵電場效電晶體;負電容;負電容場效電晶體;低功率;遲滯;電路;靜態隨機存取記憶體;變異度;非揮發性;非揮發記憶體;突觸;仿神經;Ferroelectric;ferroelectric field effect transistors (FeFET);negative capacitance;negative capacitance FET (NCFET);low-power;hysteresis;circuit;SRAM;variability;nonvolatile memory;non-volatility;synapse;neuromorphic
Date:	2018-02-01
Issue Date:	2018-05-02 17:19:03 (UTC+8)
Publisher:	科技部
Abstract:	在此計畫中，我們將對鐵電場效電晶體於電路、記憶體及仿神經型態之應用進行完整的分析及研究。鐵電場效電晶體利用負電容特性，可以降低次臨界擺幅並提升導通電流對漏電流的比率。在此計畫中，我們將研究無遲滯效應之鐵電場效電晶體及電路，也將更進一步研究鐵電場效電晶體的遲滯特性，並應用於非揮發性記憶體及仿神經系統應用。在第一年裡，我們將分析鐵電場效電晶體的類比特性，並考慮鐵電材料參數及本質變異對其類比特性(如轉移電導、輸出電導、本質增益、gm/Ids、截止頻率、最大震盪頻率及線性)之影響，我們也將分析鐵電場效電晶體之跨導運算放大器(OTA)的變異特性。在第二年裡，我們將建立模擬流程及架構，分析鐵電場效電晶體的時間相關之動態切換特性。我們將與考慮時間相關的Landau-Khalatnilkov方程式，建立其Verilog-A模型，並探討矯頑電場(coercive field)、殘餘極化量(remanent polarization)、鐵電材料的厚度以及黏滯係數，對於鐵電場效電晶體的漏電延遲邏輯電路之影響。在第三年，我們將研究以鐵電場效電晶體為基底的靜態隨機存取記憶體，分析其在超臨界與次臨界區域的漏電特性、穩定度以及變異度。我們將更進一步探討在低功耗應用上，分析製程變異和鐵電材料參數，對於鐵電場效電晶體非揮發式靜態隨機存取記憶體之單元的影響。在第四年，我們將分析2T和3T鐵電場效電晶體非揮發式記憶體，並研究鐵電材料的參數對於非揮發式記憶體的寫入時間、讀取時間、切換功率，以及功率流失之影響。在第五年，我們將利用鐵電場效電晶體為突觸，並分析其在仿神經系統中之特性，也將建立仿神經型態的模擬架構，去分析神經元峰值的相對時間對觸發權重的影響。另外，我們也將研究鐵電材料參數的變異度，對鐵電場效電晶體元件電路相互作用之影響。此外，我們也將在此計畫中進行鐵電場效電晶體之元件製作，在這個計畫中，藉由鐵電場效電晶體之量測數據與數值模擬結果，我們將研究且提出元件/電路設計準則，以提升鐵電場效電晶體在電路、記憶體以及神經型態系統的特性。
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
Appears in Collections:	[Department of Electrical Engineering] Research Project

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