近日,中国科学院微电子研究所在新型存储器及硬件安全芯片研究领域取得重要进展。中科院院士刘明科研团队两篇研究论文入选2020年第40届超大规模集成电路研讨会(Symposium on VLSI)。
在硬件安全芯片领域,刘明和微电子所研究员吕杭炳团队展示了一种利用电荷俘获鳍式晶体管(Charge Trapping FinFET,CT-FinFET)器件短期阈值电压恢复特征的真随机数发生器(TRNG)芯片(图1)。研究人员创新地设计了一种时间-频率转换电路,将CT-FinFET阈值电压的弛豫时间转变为高速真随机数据流。该TRNG在-10~85℃范围,对幅度高达600mV和频率高达1.5G Hz的功率噪声表现出极大的抗攻击能力。论文展示的TRNG芯片通过了NIST 800-22和NIST 800-90B所有的随机性测试项,是一种很有潜力面向先进工艺节点的硬件安全解决方案。该项工作被组委会邀请参加VLSI Demo Session展示。上述研究成果以题为Robust True Random Number Generator Using Stochastic Short-Term Recovery of Charge Trapping FinFET for Advanced Hardware Security的论文入选2020 VLSI Technology。微电子所副研究员杨建国和博士丁庆婷为共同第一作者,吕杭炳和刘明为通讯作者。
在新型存储器方面,刘明、吕杭炳团队与复旦大学副教授薛晓勇合作提出了基于PMOS选择器的1T2R 结构RRAM单元,并采用分层位线和三态单元存储技术,使漏电流降低了90%以上。设计了电流精确补偿限流电路和自适应写驱动电路,大幅度提高阵列的可靠性,同时开发了基于1T2R 自身阵列特点的高速电流型读取电路,实现了极端条件下的高速读取。论文展示了28nm的1.5Mb RRAM测试芯片,将嵌入式NVM 存储密度记录提高了40%,达到14.8 Mb/mm2(图2)。上述研究成果以题为A 28nm 1.5Mb Embedded 1T2R RRAM with 14.8 Mb/mm2 Using Sneaking Current Suppression and Compensation Techniques的论文入选2020 VLSI Circuit。微电子所副研究员杨建国为第一作者,吕杭炳和薛晓勇为通讯作者。
相关工作得到国家自然科学基金委、科技部重点研发计划、中科院B类战略性先导科技专项等的支持。
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