LOGO
Home Research People Publication Teaching Resource
sssResearch  研究

兆位元級非揮發電 阻式記憶體
(Terabit Nonvolatile Resistive-Switching RAM )

RRAM

        在眾多新世代記憶體技術中,以 過渡金屬氧化物(TMO)為 基礎的電阻式記憶體(RRAM),利用氧 化物中原子鍵結缺陷的氧化還 原反應,導致顯著的阻值切換,配合其簡單的雙極記憶單元、 三維堆疊與多位準架構,是最具潛力實現兆位元級的超高密度非揮發性記憶體技術,國內外大廠與研發機構爭相投入研究,本實驗室過去幾年來有相當亮眼的研究成 績[IEDM 2011;IEDM 2012;VLSI 2013;IEDM 2013-1;IEDM 2013-2],目前最新的研究方向為高密度三維垂直電阻式記憶體陣列(Vetical RRAM; V-RRAM)開發,取代或互補目前的DRAM與硬碟,實現一前 所未見的高效能資料儲存記憶體(Storage-Class Memory)。包含元件設計、製 作、電性量測、可靠度分析、物理模擬、記憶體陣列電路模擬、周邊電路設計等都是我們有興趣的研究範疇。

電子突觸與類神經 運算應用
(Electronic Synapse and Neuromorphic Computation )

Electronic Synapse

        目前以矽電子元件與von Neumann計算架構(註:CPU與記憶體分別獨立的計算架構)為基礎的資訊系統,面臨元件尺度微縮不易與von Neumann計算架構無法克服的低能源效率問題,因此有許多人認為實現如人腦般的仿生資訊系統,才是未來高性能與高效能資訊系統開發上正確的方向。人腦 由超越一千億個由電訊號驅動的神經元細胞所組成,為今日以最先進技術生產的CPU晶片上電晶體數目的一千倍!每個神經元細胞具有平均一千至十萬個突觸與其 他神經元細胞連結,構成現在任何IC晶片上所遠遠不及的複雜三維電路,而更驚人的是人腦平均只消耗20 W的功耗!因此電子突觸元件與類神經計算的發展被認為是後von Neumann架 構的突 破性技術,而目前最有潛力的電子突觸元件為電阻式記憶體(憶阻器),許 多利用電阻式記憶體在人工智慧與邏輯電路的應用也紛紛被提出。我 們實驗室是國內相關研究的先驅,已開發出電 子突觸元件雛形,並成 功地驗證了許多存在於神經元突觸中的重要功能性特徵[IEDM 2014],目前正積極與電路研究團隊合作,開發其在類 神經計算上之應用。

金屬氧化物薄膜電晶體於可撓式電子之應用
(Metal-oxide Thin-film Transistor for the Application of Flexible Electronics)

Flexible Electronics

       薄 膜電晶體有別於傳統製作於單晶基材上的電晶體,具有大面積、低成本、低製程溫度、不受限於基材的優勢,已是今日電子元件的發展上不可或缺的一環,在將來可 撓式電子的應用上包含大面積超薄壁紙式多媒體、可摺疊的電子紙、可穿戴的電子服裝等,有機會成為改變人類未來生活型態的重大發明。我們研究以金屬氧化物取 代傳統非晶矽或複晶矽成為電晶體通道,元件具有良好的電子遷移率與透光性且可於室溫下完成製作,此研究方向後續將與 我們在金屬氧化物RRAMdiode的成果結合,實現室 溫製程的全氧化物晶片(All-oxide IC),最近我們所開發出 IGZO多位元高密度嵌入式記憶體就是一個很好的例子[IEDM 2012]。

二維層狀材料為基礎之先進電子元件
(Emerging Electronic Devices Based on Two-dimensional Layered Materials)

TMD

       自從石墨烯(Graphene)於2004年被發現後,電子元件的設計上有了另一種全新的材料選擇:二維(2D)層狀材料,緊接著石 墨烯之 後,各式二維層狀材料如二硫化鉬 (MoS2)、二硒化鎢 (WSe2) 等亦陸續被發展出來,這些材料因為本身的低維度特性,產生了許多前所未見的載子傳輸、光學、光電、電子自旋、機械結構等 性質,為 目前物理及材料界積極研究的重要領域。我們正投入新穎二維層狀過渡金屬硫化物(Transition Metal Dichalcogenides; TMD)於未來低功耗綠能電子元件應用之研究,希望能以二維層狀材料取代或互補現有的三維晶體材料,延續莫爾定律,提供電子元件與電路持續微縮的新動能。 目前我們成功利用p型二硒化鎢上閘極超薄體電晶體元件,製作高性能光感應電晶體,此元件於可見光頻段有相當敏感之光電流反應,可達到過去過渡金屬二硫化物 光感應電晶體無法實現的高反應速度(100 μs),此研究成果發表於[IEDM 2014],成為第一篇被IEDM所接受的國內過渡金屬二硫化物元件論文。


Home  |  Research  |  People  |  Publication  |  Teaching  |  Resource  
Copyright  NanoST Lab