UNIST能源与化工学院李俊熙教授领导的研究团队提出了一种新的物理现象，有望将指甲盖大小的存储芯片的存储容量增加1,000倍。 研究团队认为，这将为直接集成到硅技术中的终极紧凑型逐节铁电开关器件提供意想不到的机会。铁电随机存取存储器（FeRAM或FRAM）通过极化现象存储信息，其中电偶极子（例如铁电体内的NS磁场）通过外部电场对齐。 FeRAM已成为替代现有DRAM或闪存的下一代存储器半导体，因为它速度更快、功耗更低，并且即使在电源关闭后也能保留存储的数据。然而，FeRAM的主要缺点之一是存储容量有限。 因此，为了增加其存储容量，就需要通过减小芯片尺寸来集成尽可能多的器件。对于铁电体，物理尺寸的减小导致极化现象的消失，极化现象促进了铁电材料中信息的存储。 这是因为至少需要数万个原子才能形成铁电畴（发生自发极化的微小区域）。因此，目前对FRAM技术的研究主要集中在减小域尺寸的同时保持存储容量。 图1：示意图比较当前（左）和新（右）FeRAMLee教授和他的研究小组发现，通过向称为铁电氧化物Ha(HfO2)的半导体材料添加一滴电荷，四个单个原子到存储1位数据。 这项突破性的研究推翻了现有的范式，该范式只能在数千个原子的组中存储最多1位的数据。如果使用得当，半导体存储器可以存储500Tbit/cm2，是目前可用闪存芯片的1,000倍。 研究团队希望他们的发现能够为半纳米制造工艺技术的发展铺平道路，这对于已经面临当前10纳米技术极限的半导体行业来说是一项突破性的成就。 李教授说：“能够在单个原子中存储数据的新技术是地球上最先进的不分裂原子的存储技术。该技术有望帮助加速??进一步缩小半导体尺寸的努力。” 李教授说：“如今的存储晶体管普遍使用HfO2，通过应用这项技术，有望将数据存储容量扩大1000倍。”这一革命性发现发表于2020年7月2日的《科学》杂志。 能够在单个原子中存储数据的科学发表了论文，因此有望激发半导体行业的跨越式创新。最新发现还可能为半纳米制造工艺技术的发展铺平道路，这对于目前面临10纳米工艺技术极限的半导体行业来说是一项突破性的成就。
