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MOS Capacitor01:25

MOS Capacitor

884
A Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) capacitor is a fundamental structure used extensively in semiconductor device technology, particularly in the fabrication of integrated circuits and MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors). The MOS capacitor consists of three layers: a metal gate, a dielectric oxide, and a semiconductor substrate.
The metal gate is typically made from highly conductive materials such as aluminum or polysilicon. Beneath the metal gate lies a thin layer of...
884
MOSFET: Enhancement Mode01:22

MOSFET: Enhancement Mode

417
Enhancement-mode MOSFETs are pivotal components in electronics, distinguished by their capacity to act as highly efficient switches. They are part of the larger family of metal-oxide Semiconductor Field-Effect Transistors (MOSFETs). They are available in two types: p-channel and n-channel, each tailored to specific polarity operations.
In their basic form, enhancement-mode MOSFETs are typically non-conductive when the gate-source voltage (Vgs) is zero. This default 'off' state means no...
417

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Microchips híbridos 2D-CMOS para aplicaciones de memoria

Kaichen Zhu1, Sebastian Pazos1, Fernando Aguirre1

  • 1Materials Science and Engineering Program, Physical Science and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, Saudi Arabia.

Nature
|March 27, 2023
PubMed
Resumen

Este estudio fabrica microchips híbridos 2D-CMOS de alta densidad utilizando nitruro de boro hexagonal para aplicaciones avanzadas de memoria. Los nuevos dispositivos permiten la computación en memoria y la implementación de redes neuronales con alta resistencia.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencias de los materiales
  • Ingeniería eléctrica
  • Nanotecnología

Sus antecedentes:

  • Los circuitos electrónicos avanzados se basan en materiales bidimensionales (2D), pero los desafíos de integración limitan la densidad y la funcionalidad del dispositivo.
  • Las investigaciones anteriores se centraron en dispositivos 2D grandes y aislados, lo que dificultaba las aplicaciones prácticas debido al bajo rendimiento y la variabilidad.
  • Los materiales monocapa 2D en silicio enfrentan desafíos como agujeros y grietas, lo que limita la densidad de integración y las demostraciones computacionales.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar microchips híbridos 2D-CMOS de alta densidad de integración para aplicaciones de memoria.
  • Para superar las limitaciones de los métodos de integración de materiales 2D anteriores.
  • Para demostrar el potencial de estos chips híbridos para computación en memoria y aplicaciones neuromórficas.

Principales métodos:

  • Fabricación de microchips híbridos 2D-CMOS mediante la transferencia de nitruro de boro hexagonal de varias capas a microchips de silicio con transistores CMOS de 180 nm.
  • Integración de transistores CMOS para el control preciso de corriente en memristores hexagonales de nitruro de boro.
  • Diseño de los electrodos superiores y las interconexiones para finalizar los circuitos híbridos.

Principales resultados:

  • Se logró una alta densidad de integración de memristores 2D hasta 0,053 μm2 con una resistencia de aproximadamente 5 millones de ciclos.
  • Computación en memoria demostrada a través de la construcción de puertas lógicas.
  • Las señales de plasticidad dependientes del tiempo de picos medidos, adecuadas para las redes neuronales de picos.

Conclusiones:

  • Los microchips híbridos 2D-CMOS desarrollados ofrecen un alto rendimiento y un alto nivel de preparación tecnológica.
  • Este trabajo representa un avance significativo hacia la integración de materiales 2D en productos microelectrónicos y dispositivos de memoria.
  • La tecnología permite la computación práctica en memoria y allana el camino para el futuro hardware neuromórfico.