Conception de véhicules de tests pour l’étude de mémoires non-volatiles émergentes embarquées

Design of tests vehicles for emerging non-volatiles memories study

• Auteur / Autrice : Julien Gasquez
• Direction : Jean-Michel Portal, Vincenzo Della Marca, Bastien Giraud, Philippe Boivin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance le 05/12/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences pour l'ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (Marseille ; Toulon ; 2008-….) - Laboratoire des technologies de la microélectronique (Grenoble, Isère, France ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : STMicroelectronics (Crolles, Isère, France)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Micolau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Agnès Roussy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Masson, Damien Deleruyelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mémoires flash

Mémoires non-volatiles à accès sélectif

Nanoélectronique

Mots clés libres

Mémoire à changement de phase (PCM)

Ovonic Threshold Selector (OTS)

Matrice mémoire

Circuits périphériques

Circuits de lecture

Phase Change Memory (PCM)

Ovonic Threshold Selector (OTS)

Memory Array

Peripheral Circuits

Sense Amplifier

Résumé

La mémoire à changement de phase (PCM) s’inscrit dans la stratégie de développement de mémoires non-volatiles embarquées sur les nœuds technologiques avancés (sub 28nm). En effet, la mémoire Flash-NOR devient de plus en plus onéreuse à intégrer dans les technologies avec des diélectriques à forte permittivité et des grilles métalliques. Cette thèse a donc pour objectif principal de réaliser des véhicules de tests afin d’étudier un point mémoire novateur PCM + OTS et de proposer des solutions afin de combler ses lacunes et ses limites suivant les applications envisagées. L’étude a pour support deux technologies différentes le HCMOS9A et le P28FDSOI. La première sert de support pour le développement d’un véhicule de validation technologique du point mémoire OTS+PCM. La deuxième est, quant à elle, utilisée pour démontrer la surface obtenu avec un dimensionnement agressif du point mémoire. Enfin, un circuit de lecture optimisé pour ce point mémoire a été réalisé permettant la compensation des courants de fuites ainsi que la régulation des tensions de polarisations de la matrice au cours de la lecture

Phase change memory (PCM) is part of the strategy to develop non-volatiles memories embedded in advanced technology nodes (sub 28nm). Indeed, Flash-NOR memory is becoming more and more expensive to integrate in technologies with high permittivity dielectrics and metallic gates. The main objective of this thesis is therefore to realize tests vehicles in order to study an innovative PCM + OTS memory point and to propose solutions to fill its gaps and limitations according to the envisaged applications. The study is based on two different technologies: HCMOS9A and P28FDSOI. The first one is used as support for the development of a technological validation vehicle of the OTS+PCM memory point. The second one is used to demonstrate the surface obtained with an aggressive sizing of the memory point. Finally, an optimized readout circuit for this memory point has been realized allowing the compensation of leakage currents as well as the regulation of the bias voltages of the matrix during the reading