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Mémoires ferroélectriques haute performance et basse consommation pour applications d'Intelligence artificielle de type calcul en mémoire

Défi technologique : Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (en savoir +)

Département : Département Systèmes et Circuits Intégrés Numériques (LIST)

Laboratoire : Laboratoire Fonctions Innovantes pour circuits Mixtes

Date de début : 01-09-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0326

Contact : bastien.giraud@cea.fr

Les mémoires dites « ferroélectriques », nommées FeRAM en anglais (Ferroelectric Random Access Memories), émergent comme une alternative prometteuse pour remplacer les mémoires non-volatiles à accès rapide (<1µs), nécessaires à toutes architectures de calcul, notamment celles munies de mémoires dites Flash ou MRAM / RRAM. Contrairement aux mémoires précédentes, les FeRAM codent les états logiques sous forme de variations de polarisation rémanente de l'oxyde ferroélectrique. En plus de disposer de performances sensiblement meilleures (endurance élevée, faible énergie d'écriture?), les FeRAM présentent des challenges (lecture destructrice, multi-état?) qui permettent d'envisager des solutions en rupture, notamment pour le calcul en mémoire (IMC ? In Memory Computing). Depuis quelques années, le CEA développe une technologie mémoire FeRAM et étudie l'impact des matériaux et des procédés microélectroniques sur leurs performances. Actuellement, la maturité de ces études au niveau du « dispositif unitaire » permet d'envisager une exploration au niveau circuit mémoire. Le candidat retenu participera à la conception des circuits mémoires (cellules et plans mémoires, décodeur et partitionnement?), analogiques (génération des tensions et courants spécifiques à la programmation, l'effacement et la lecture), et numériques (commande pour gérer le séquencement des circuits analogiques et mémoires). Le circuit mémoire ainsi conçu sera intégré dans un système embarqué disposant de mémoires IMC pour des applications IA (Intelligence Artificielle) qui permettront de valoriser les travaux mais aussi d'améliorer les performances du système muni d'une telle mémoire FeRAM.

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