由 UNIST 能源與化學工程學院的李俊熙教授領導的研究小組提出了一種新的物理現象，該現象有望將指甲大小的存儲芯片的存儲容量提高1，000 倍。

研究小組認為，這將為直接集成到硅技術中的最終致密的逐單元鐵電開關設備提供意想不到的機會。鐵電隨機存取存儲器（FeRAM 或 FRAM）通過極化現象來存儲信息，其中電偶極子（如鐵電內部的 NS 磁場）被外部電場對準。

FeRAM 已成為替代現有 DRAM 或閃存的下一代存儲半導體，因為它速度更快，功耗更低，甚至在電源關閉后仍能保留存儲的數據。但是，FeRAM 的主要缺點之一是存儲容量有限。

因此，為了增加其存儲容量，有必要通過減小芯片尺寸來集成盡可能多的設備。對于鐵電體，物理尺寸的減小導致極化現象的消失，該極化現象有助于將信息存儲在鐵電材料中。

這是因為鐵電疇的形成（發生自發極化的微小區域）至少需要成千上萬個原子。因此，當前對 FRAM 技術的研究集中在減小域大小的同時保持存儲容量。

圖1：比較當前（左）和新（右）FeRAM 的示意圖 Lee 教授及其研究小組發現，通過向稱為鐵電氧化 Ha（HfO2）的半導體材料中添加一滴電荷，可以控制四個單獨的原子來存儲 1 位數據。

這項開創性的研究顛覆了現有的范例，該范例最多只能在數千個原子的組中存儲 1 位數據。正確使用后，半導體存儲器可以存儲 500 Tbit / cm2，是當前可用閃存芯片的1，000 倍。

該研究小組希望，他們的發現將為開發半納米制造工藝技術鋪平道路，這對于半導體行業來說是一項開創性的成就，因為半導體行業已經面臨著當前 10 納米技術的極限。

Lee 教授說：“能夠在單個原子中存儲數據的新技術是地球上最高級的存儲技術，它不會分裂原子。預計該技術將有助于加速進一步縮小半導體尺寸的努力。”

Lee 教授說：“ HfO2 在當今的存儲晶體管中很常用，通過應用這種技術，有望將數據存儲容量擴大 1000 倍。”這項革命性發現已于 2020 年 7 月 2 日發表在《科學》雜志上。

能夠在單個原子中存儲數據的“科學”雜志已經發表了該論文，因此有望刺激半導體行業的飛躍性創新。最新發現還可能為開發半納米制造工藝技術鋪平道路，這對于半導體行業來說是一項開創性的成就，因為半導體行業目前正面臨著 10 納米制程工藝技術的極限。