多種實(shí)施例總體涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)，更具體地，涉及電化學(xué)存儲(chǔ)單元和包括其的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件。

背景技術(shù)：

1、在馮·諾依曼計(jì)算機(jī)架構(gòu)中，大量數(shù)據(jù)在處理器和存儲(chǔ)器之間的頻繁移動(dòng)可能導(dǎo)致延遲時(shí)間長(zhǎng)和功耗高。為了解決這些問(wèn)題，可以提出模擬交叉點(diǎn)陣列結(jié)構(gòu)。

2、模擬交叉點(diǎn)陣列可以包括通過(guò)多個(gè)電導(dǎo)編程的多個(gè)存儲(chǔ)單元。模擬交叉點(diǎn)可以以模擬方式使用時(shí)間復(fù)雜度來(lái)計(jì)算向量矩陣乘法和向量外積更新。

3、非易失性存儲(chǔ)器可以主要用于模擬交叉點(diǎn)陣列的存儲(chǔ)單元。近來(lái)，隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件中的人工突觸權(quán)重變得越來(lái)越重要，電化學(xué)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ecram)可以廣泛地用于模擬交叉點(diǎn)陣列的存儲(chǔ)單元。

4、電化學(xué)存儲(chǔ)單元可以根據(jù)柵極電壓(或柵極電流)通過(guò)與溝道的離子交換來(lái)執(zhí)行存儲(chǔ)操作。

5、然而，隨著半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的集成度增加，電化學(xué)存儲(chǔ)單元的尺寸可能需要減小。此外，可能需要確保電化學(xué)存儲(chǔ)單元中的置位電阻和復(fù)位電阻之間的精確比率以及快速操作特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)示例實(shí)施例，可以提供一種電化學(xué)存儲(chǔ)單元。電化學(xué)存儲(chǔ)單元可以包括電化學(xué)溝道、柵極和界面層。電化學(xué)溝道可以包括具有鰭形的突起表面。柵極可以與電化學(xué)溝道的突起表面交疊。界面層可以形成在電化學(xué)溝道的突起表面和柵極之間。界面層可以基于柵極電壓而控制在柵極和電化學(xué)溝道之間的用于存儲(chǔ)操作的離子交換。

2、根據(jù)示例實(shí)施例，可以提供一種電化學(xué)存儲(chǔ)單元。電化學(xué)存儲(chǔ)單元可以包括電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)、柵極、源極、漏極、電解質(zhì)層和離子儲(chǔ)存層。電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)可以從下層的表面突起。柵極可以與電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)的溝道區(qū)交疊。源極可以在柵極的一側(cè)形成在電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)中。漏極可以在柵極的另一側(cè)形成在電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)中。電解質(zhì)層可以位于溝道區(qū)和柵極之間。電解質(zhì)層可以與突起溝道區(qū)的側(cè)壁和上表面都接觸。離子儲(chǔ)存層可以形成在電解質(zhì)層和柵極之間，以與柵極一起產(chǎn)生和接收用于存儲(chǔ)操作的離子。電解質(zhì)層可以基于柵極電壓而通過(guò)溝道區(qū)的側(cè)壁和上表面兩者向溝道區(qū)選擇性地提供離子。

3、根據(jù)示例實(shí)施例，可以提供一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件可以包括多個(gè)字線、多個(gè)位線、多個(gè)源極線和電化學(xué)存儲(chǔ)單元。字線可以在第一方向上彼此平行地延伸。位線可以在與第一方向交叉的第二方向上彼此平行地延伸。源極線可以平行于第一方向和第二方向中的至少一個(gè)而延伸。電化學(xué)存儲(chǔ)單元可以布置在字線、位線和源極線之間的交叉部分。

4、電化學(xué)存儲(chǔ)單元可以包括電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)、柵極、源極、漏極和電解質(zhì)層。電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)可以是突起的。柵極可以與電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)的溝道區(qū)交疊。柵極可以與從多個(gè)字線中選擇的任意一個(gè)字線電連接。源極可以在柵極的一側(cè)形成在電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)中。源極可以與從多個(gè)源極線中選擇的任意一個(gè)電連接。漏極可以在柵極的另一側(cè)形成在電化學(xué)鰭結(jié)構(gòu)中。漏極可以與從多個(gè)位線中選擇的任意一個(gè)電連接。電解質(zhì)層可以位于溝道區(qū)和柵極之間。電解質(zhì)層可以與突起溝道區(qū)的側(cè)壁和上表面都接觸。

5、根據(jù)示例實(shí)施例，具有鰭結(jié)構(gòu)的電化學(xué)存儲(chǔ)單元可以用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)單元。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件可以具有改進(jìn)的集成密度和改進(jìn)的開(kāi)/關(guān)特性。

6、此外，離子可以通過(guò)與柵極交疊的鰭溝道的突起部分快速交換。在大表面積上引入的離子可以快速擴(kuò)散到細(xì)溝道中。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件可以具有快速的操作速度和低功耗。

技術(shù)特征：

1.一種電化學(xué)存儲(chǔ)單元，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述界面層包括覆蓋所述突起表面的電解質(zhì)層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述界面層還包括位于所述電解質(zhì)層和所述柵極之間的離子儲(chǔ)存層，所述離子儲(chǔ)存層基于所述柵極電壓而產(chǎn)生和接收所述離子。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述電解質(zhì)層包括絕緣材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述離子儲(chǔ)存層包含離子組分和金屬組分。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述電化學(xué)溝道、所述柵極和所述界面層中的至少一個(gè)包含基于所述柵極電壓而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的材料。

8.一種電化學(xué)存儲(chǔ)單元，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述電解質(zhì)層包括絕緣材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述離子儲(chǔ)存層包含離子組分和金屬組分。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述溝道、所述柵極、所述電解質(zhì)層和所述離子儲(chǔ)存層中的至少一個(gè)包含基于所述柵極電壓而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的材料。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學(xué)存儲(chǔ)單元，其中，所述離子儲(chǔ)存層和所述柵極中的至少一個(gè)與所述溝道的所述側(cè)壁和所述上表面交疊。

13.一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件，包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件，還包括離子儲(chǔ)存層，所述離子儲(chǔ)存層插入于所述電解質(zhì)層與所述柵極之間，并且基于柵極電壓而產(chǎn)生和接收離子。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件，其中，所述離子儲(chǔ)存層和所述柵極中的至少一個(gè)與所述溝道區(qū)的側(cè)壁和所述上表面交疊。

16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器件，其中，所述電解質(zhì)層包括絕緣材料。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)涉及電化學(xué)存儲(chǔ)單元及包括其的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器。一種電化學(xué)存儲(chǔ)單元可以包括電化學(xué)溝道、柵極和界面層。電化學(xué)溝道可以包括具有鰭形的突起表面。柵極可以與電化學(xué)溝道的突起表面交疊。界面層可以形成在電化學(xué)溝道的突起表面和柵極之間。界面層可以基于柵極電壓而控制在柵極和電化學(xué)溝道之間的用于存儲(chǔ)操作的離子交換。

技術(shù)研發(fā)人員：具元泰,鄭弼薰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：愛(ài)思開(kāi)海力士有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19