Etude et modélisation d'un point mémoire eDRAM sans capacité, et conception de circuit mémoire haute densité

Les systèmes-sur-puce représentent aujourd'hui un marché en pleine expansion. Ils embarquent des fonctions sans cesse plus évoluées et gourmandes en ressource mémoire. La mémoire eDRAM, composée d'un transistor d'accès et d'une capacité, est aujourd'hui la plus utilisée dans les SoC nécessitant une logique haute-performance et beaucoup de mémoire. Cependant, les fabricants font face à des défis technologiques importants pour réduire la surface de ce point mémoire avec les technologies CMOS avancées (65nm et moins). De nouveaux diélectriques sont notamment nécessaires pour réaliser le condensateur, et la conception du transistor d'accès se heurte à un courant de fuite de plus en plus élevé. C'est dans ce cadre que le nouveau concept de mémoire DRAM sans capacité a été proposé pour remplacer, à l'avenir, le point mémoire eDRAM standard. Son étude et son intégration dans un circuit haute-densité constituent le sujet de cette thèse. Le principe de cette nouvelle mémoire est de stocker une charge dans le substrat flottant d'un transistor. La fabrication de ce nouveau point mémoire présente un faible coût et surtout, ne semble pas présenter de limites dues à la réduction de ses dimensions. L'analyse du fonctionnement du point mémoire a permis de trouver des conditions de fonctionnement performantes, permettant l'intégration de ce point mémoire dans une architecture matricielle. Des architectures adaptées permettant une intégration plus dense encore que celle de la mémoire eDRAM standard ont été proposées. Le concept présenté ici pourrait devenir la solution eDRAM mémoire des futures technologies.Today, Systems on Chip are always a fast growing market. They embed more and more complex functions that require increasing memory capacity. The standard eDRAM memory cell, composed of one access transistor and a storage capacitor, is the mostly used solution for SoC that need both high performance logic, and large memory capacity. But manufacturers face a tremendous challenge to shrink its area below 90nm technology node. New dielectrics are necessary for capacitor and access transistor leakage becomes problematic. Then a new cell concept, using capacitor-less DRAM memory cell, was proposed to replace standard eDRAM. The analysis and the integration of this memory point in high-density memory circuit are the topics of this thesis. The new memory effect principle is to store an electrical charge in the floating body of a transistor. This new concept presents a process low cost and does not seem having scale reduction limitations. Electrical analysis of this memory cell enabled the use of new operating conditions that allow integration in matrix organization of the memory point. New circuits architectures have been proposed, they enable denser circuits than traditionale DRAM. The concept presented here could become the eDRAM memory solution for next technologies.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF