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Total Ionizing Dose Effect in Tri-gate Silicon Ferroelectric Transistor Memory

铁电性 光电子学 晶体管 生存能力 材料科学 电气工程 计算机科学 物理 电压 工程类 计算机网络 电介质
作者
Khandker Akif Aabrar,James Read,Sharadindu Gopal Kirtania,Sergei P. Stepanoff,Douglas E. Wolfe,Shimeng Yu,Suman Datta
标识
DOI:10.1109/iedm45625.2022.10019566
摘要

For the first time, we demonstrate the survivability of programmed states in a ferroelectric field effect transistor (FeFET) memory under gamma-ray irradiation. The un-irradiated Tri-gate Si FeFET (control) shows a large memory window (MW) of ~1.6V, a high read current window of ~2×10 5 , a long retention of $2.3 \times 10 ^{6} \mathrm{s}$ (~27 days) and high endurance (>10 8 cycles). The Tri-gate FeFETs, when exposed to radiation, retain ferroelectric hysteresis with a current window >10 2 up to a high radiation dose of 10Mrad. This confirms the survivability of the FeFETs and makes FeFET a potential candidate for data storage and compute-in-memory (CIM) in harsh ionizing environment. Analysis of array-level performance of FeFET-based CIM accelerator trained on CIFAR-10 dataset using VGG-8 neural network model under 5Mrad and 10Mrad radiation shows inference accuracy of 90% and 80%, respectively, versus 92% for control.
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