疲労防止材料が出現し、メモリの無限回数の消去が実現する見込み
2024-06-08
強誘電材料はよく見られる機能材料であり、その結晶の正負電荷中心が一致しないため、電気双極子モーメントが発生し、それによって自発的な電気分極の性質があり、そして外の場所によって制御されることができる。しかし、商用で最も広いジルコニウムチタン酸鉛(PZT)に代表される従来の強誘電材料は使用中に強誘電疲労が発生する。

世界的には、強誘電体疲労失効は各種電子機器の故障の主な原因の一つである。特に近年、航空宇宙、深海探査などの重大な技術装備分野では、強誘電材料を利用して製造された各種デバイスは、高温高圧、高周波振動、高強度磁場、高強度放射などの複雑な環境下で記憶、センシング、駆動、エネルギー変換などの重要な任務を実行するためによく使用されており、強誘電デバイスは外野の繰り返し負荷の下で次第に疲労失効が発生するため、強誘電材料の疲労抵抗特性を最適化し、設計し、デバイスの信頼性を保障する基礎となっている。

強誘電体材料の疲労の痛みを解決するため、中国の科学者は無疲労強誘電体材料の作成に成功し、メモリの無限回数の消去を実現することが期待されている。この研究は中国科学院寧波材料技術と工学研究所のフレキシブル磁気電気機能材料とデバイスチームが電子科学技術大学、復旦大学の関連チームと共同で創設した。

「中国科学院寧波材料所」によると、研究チームは滑り鉄電メカニズムに基づいて、疲労のない2次元層状滑り鉄電材料を製造した。理論計算により、滑り強誘電体は通常の強誘電体材料に比べて層間滑りによる分極反転に必要な電場が小さく、このような小さな電場では帯電欠陥を移動させるには不十分であることが分かった。また、2次元材料の層状構造により、欠陥が層間を越えて移動しにくいため、欠陥が凝集せず、強誘電疲労も生じない。

メモリを例に、新型の2次元滑り強誘電体材料を用いて製造された強誘電体メモリは読み書き回数の制限がない。そのため、深海探査や航空宇宙重大装備分野にとって、疲労のない新型2次元層状滑り強誘電体材料は設備の信頼性を大幅に向上させ、メンテナンスコストを削減することが期待されている。

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