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系统并网技术 ★ 5.0

基于FinFET的逻辑兼容低电压线性注入模拟存储器

FinFET-Based Logic-Compatible Low-Voltage Linear-Injection Analog Memory

作者 Hsin-Hung Yeh · Min-Hsun Chuang · Jiaw-Ren Shih · Chrong Jung Lin · Ya-Chin King
期刊 IEEE Transactions on Electron Devices
出版日期 2025年8月
技术分类 系统并网技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 模拟存储单元 浮栅反相器 FinFET技术 互补设计 脉冲控制调制
语言:

中文摘要

本研究介绍了一种基于浮栅反相器的先进模拟存储单元架构,该架构采用鳍式场效应晶体管(FinFET)技术节点实现。该存储单元集成了一个互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑门,其模拟电平直接受浮栅中存储电荷量的影响。这种独特的共享浮栅配置能够对所存储的模拟值进行精确控制,与传统设计相比,可实现更宽范围的信号电平。互补设计方法进一步增强了存储单元的灵活性和鲁棒性,使其能够采用多种读出方法,且这些方法对工艺和工作条件的变化具有较强的适应性。此外,本研究成功展示了模拟电平的脉冲控制调制,以及针对该结构设计的创新读出技术,彰显了未来先进CMOS技术在高性能、低功耗和可扩展模拟存储解决方案方面的潜力。

English Abstract

This research introduces an advanced analog memory cell architecture based on a floating-gate inverter, implemented in the FinFET technology node. The cell integrates a CMOS logic gate, where its analog levels are directly influenced by the amount of charge stored within the floating gate. This unique shared-floating-gate configuration allows precise control over the stored analog values, making it possible to achieve a wider range of signal levels compared to traditional designs. The complementary design approach further enhances the flexibility and robustness of the memory cell, enabling versatile readout methods that are resilient to variations in process and operating conditions. Additionally, the pulse-controlled modulation of the analog levels, combined with innovative readout techniques tailored to this structure, has been successfully demonstrated in this study, showcasing the potential for high-performance, low-power, and scalable analog memory solutions in future advanced CMOS technologies.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于FinFET工艺的浮栅模拟存储技术具有显著的战略价值。在光伏逆变器和储能系统的核心控制领域,该技术所展现的低功耗、高精度模拟信号存储能力,可为我们的产品带来多维度性能提升。

具体而言,该技术的共享浮栅架构能够实现更宽的模拟信号范围和精确的电荷控制,这对于逆变器中的MPPT算法参数存储、功率因数校正系数记忆,以及储能系统的电池管理SOC/SOH状态记录具有直接应用价值。相比传统数模转换方案,模拟存储可减少转换环节的功耗损失和延迟,这在追求98%以上转换效率的逆变器设计中意义重大。其对工艺和工况变化的鲁棒性,也契合了新能源设备面临的宽温度范围(-40℃至+70℃)和复杂电磁环境的应用需求。

从技术成熟度评估,该研究尚处于学术验证阶段,距离工业化应用存在明显差距。主要挑战包括:FinFET工艺的高成本与我们现有功率半导体供应链的兼容性问题;浮栅结构的长期可靠性在高压大电流环境下的验证不足;以及模拟存储在安全认证(如IEC 62109)方面缺乏先例。

然而,这项技术为阳光电源在下一代智能化、集成化产品开发上指明了方向。建议我们的中央研究院跟踪该技术路线,特别关注其在SiC/GaN功率器件集成控制芯片中的应用可能性,这可能成为未来五年内实现"功率+控制"单芯片方案的关键突破点,进一步巩固我们在新能源核心技术上的领先地位。