Influence of microstructure on the variability and current percolation paths in ferroelectric hafnium oxide based neuromorphic FeFET synapses

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftKonferenzartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Maximilian Lederer - , Professur für Experimentalphysik/Photophysik, Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Franz Müller - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Anirudh Varanasi - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Ricardo Olivo - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Konstantin Mertens - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • David Lehninger - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Yannick Raffel - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Raik Hoffmann - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Tarek Ali - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Konrad Seidel - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Thomas Kämpfe - , Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (Autor:in)
  • Lukas M. Eng - , Professur für Experimentalphysik/Photophysik, Technische Universität Dresden (Autor:in)

Abstract

Hafnium oxide based ferroelectric FETs (FeFETs) are highly suitable for in-memory computing applications like neuromorphic hardware due to their CMOS compatibility, high dynamic range, low power consumption and good linearity. Device-to-device and die-to-die variability play an important role, especially due to the polycrystalline nature of ferroelectric hafnium oxide. Here, the variability of FeFET based synapses integrated in 300 mm wafers is investigated, showing low drain current variability for up to 32 states per cell. Furthermore, Si doping of HfO2 enables lower voltage amplitudes for learning compared to Zr. Finally, simulation of current percolation paths in these devices reveals more insight in the parameters affecting variability.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer63
Fachzeitschrift2021 Silicon Nanoelectronics Workshop, SNW 2021
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021
Peer-Review-StatusJa

Konferenz

Titel26th Silicon Nanoelectronics Workshop, SNW 2021
Dauer13 Juni 2021
StadtVirtual, Online
LandJapan

Externe IDs

ORCID /0000-0002-2484-4158/work/142257577