CMOS-compatible ultra-low-power non-volatile memory and its application to sensor node chip

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K11889
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60040:Computer system-related
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: Ochi Hiroyuki 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (40264957)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今川 隆司 明治大学, 理工学部, 助教 (90771395)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: プログラマブルROM / メタルフリンジキャパシタ / フローティングゲート / マイクロエナジーハーベスティング / 電源自給型センサノードチップ

Outline of Final Research Achievements

We studied a non-volatile memory element consisting of a FiCC and a MOS transistor. Here, FiCC is an on-chip capacitor compatible with standard CMOS technology. From the measurement results of the threshold voltage shift, we showed that a retention time of 13 days or more can be obtained by using the dual-rail readout scheme. We proposed a PDC oscillator circuit for the charge pump circuit required for our memory element. Using our memory cell, we devised an FPGA with high area efficiency. We also proposed a non-volatile D flip-flop using our memory cell.

Free Research Field

情報理工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電源切断中もデータの保持が可能な不揮発性メモリは、近年、稼働中のシステムの電源を遮断することで低消費エネルギー化を図るために必要なデータ退避媒体として重要性が高まっている。しかし、既存の不揮発性メモリは製造の際に特殊な工程が必要であり、コストの増大が課題であった。本研究課題で扱ったFiCCを用いた不揮発性メモリは標準CMOS製造工程で製造可能であり、消費電流も小さく、不揮発性メモリの可能性を広げると期待される。