Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Среда, 18 июля
 
 

Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Взгляд на тренды светодиодного освещения с TILS-2012

В Тайбэйском мировом торговом центре в марте состоялась выставка Taiwan International Lighting Show 2012.

Кому и зачем нужна Elpida? Или это конец славной японской п/п-индустрии?

В процессе необычного аукциона, на котором решится судьба японского поставщика DRAM-памяти Elpida, журналисты издания EE Times обсудили с несколькими аналитиками вопрос о том, кто и с какой целью приобретет эту компанию, а также какое влияние сделка окажет на рынок.

Машинное зрение встраиваемых систем: накануне бума

Станет ли система зрения следующим обязательным функционалом пользовательского интерфейса в электронных изделиях нового поколения? Или пока более актуальные другие варианты пользовательского интерфейса?

 

18 апреля

Что внутри 20-нм 3D-флеш-памяти NAND от Intel?

Специалисты UBM TechInsights препарировали новейшую флеш-память Intel и обсудили физические пределы данной технологии и пути ее дальнейшего развития.



К

омпания UBM TechInsights (являющейся дочерним подразделением издания EE Times) провела анализ 20-нм кристалла MLC NAND 64 Гбит производства IMFT с тем, чтобы выявить преимущества инновационной структуры ячейки.

Широкое распространение флеш-памяти NAND обусловлено, главным образом,  непрерывным и бурным ростом рынка смартфонов и планшетников, а также увеличением использования твердотельных накопителей (SSD, solid state drives).

Совместное предприятие Intel и Micron, IM Flash Technologies (IMFT), в прошлом году разработало кристалл NAND емкостью несколько терабит. Микросхема изготавливается по технологическим нормам 20 нм и состоит из нескольких кристаллов, расположенных стопкой друг над другом.

За последние годы флеш-память NAND стала самой плотной среди коммерческих микросхем памяти благодаря большой физической масштабируемости и многоуровневым ячейкам (MLC, multi-level cell), содержащим два или три бита (см. рис.).

Недавний всплеск спроса на NAND для портативных устройств вылился в еще большее увеличение емкости. Одновременно увеличилась скорость работы и уменьшилась стоимость бита информации. Однако дальнейшее уменьшение размеров ячейки флеш-памяти может столкнуться с серьезным барьером на расстояниях меньше 20 нм.

В поисках решения этой проблемы компания IM Flash Technologies активно продолжает искать альтернативные пути уменьшения ячейки. В результате разработана и произведена многоуровневая ячейка NAND с высокой плотностью по технологическим нормам 20 нм. Ячейки используют отработанное на предыдущих интеловских техпроцессах сочетание материала с высокой диэлектрической проницаемостью и металлического слоя затвора (HKMG – high-k/metal gate). Такая конфигурация позволяет обойти многие физические и электрические ограничения, которые возникают на атомном уровне.

Компания UBM TechInsights проанализировала модуль NAND 64 Гбит, произведенный IMFT. Напомним, что IMFT первой в мире применила технологический уровень 20 нм для изготовления многоуровневой флеш-памяти. На данный момент компания является лидером в отрасли по уровню техпроцесса.

Размер кристалла NAND 64 Гбит составляет всего 117 мм2. Это примерно на 30% меньше, чем для NAND такой же емкости, произведенной по технологии 25 нм. Кристаллы выполнены в корпусе TSOP с 48 выводами. Весь объем разделен на 4 банка. Эффективность использования площади составляет 52%. Это сравнимо с предыдущим уровнем технологии 24 нм (размер чипа был 162 мм2), см., например, здесь.

В классической ячейке NAND с плавающим затвором управляющий затвор и межслойный диэлектрик оборачивается вокруг плавающего затвора (см. рис.).

Коэффициент связи сильно зависит от размеров боковых сторон плавающего затвора.

Для уровня технологии 20 нм и меньше расстояние между ячейками становится настолько маленьким, что управляющий затвор располагается между плавающими. Таким образом, технологию изготовления планарных ячеек необходимо доработать, чтобы этого не происходило.

Альтернативный подход применила Samsung Electronics, предложив хранить информацию в заряде ловушек в слое нитрида (CTF – Charge trap flash). Ячейки также имеют планарную структуру. Однако за 5 последующих лет так и не сообщалось о значительных успехах в этой области.

Более вероятным решением для перехода на уровень 20 нм видится следующая конфигурация: металлический управляющий затвор (CG) и тонкий плавающий затвор (FG), между которыми расположен стек из диэлектриков (IGD) с высокой диэлектрической проницаемостью.

Технология IMFT позволяет обойти несколько серьезных проблем, которые возникают на нанометровом уровне. В частности решена проблема сближения плавающих затворов и возникновения перекрестных помех между ячейками. Кроме того, удалось уменьшить толщину межслойного диэлектрика (IPD – inter-poly dielectric) и повысить коэффициент связи между управляющим и плавающим затворами.

Для изготовления ячейки NAND на технологическом уровне 20 нм требуется применение продвинутых технологий уменьшения шага литографии, например, использование двойных шаблонов. Для нанесения рисунка на еще более низком уровне можно использовать учетверенные шаблоны. Однако это тупиковый путь, поскольку инструменты ультрафиолетовой литографии, которые используются при этом подходе, являются слишком дорогими для NAND. Ячейка NAND имеет размер примерно 40 нм х 40 нм, общая площадь 0,0017 мкм2.

Недостаток технологии: многоуровневые ячейки намного быстрее деградируют (указано количество циклов перезаписи в зависимости от емкости ячейки и технологического уровня). Реальная длительность службы не соответствует требованиям ЕСС

В ячейке, которую предлагает IMFT, слой изоляции оксид-нитрид-оксид (ONO на рисунке ниже) между затворами заменен на стек изоляторов с высокой диэлектрической проницаемостью, который обеспечивает нужный коэффициент связи между плавающим и управляющим затвором. Плавающий затвор имеет большую толщину, скорее всего, для ослабления взаимной интерференции между ячейками. При миниатюризации структуры паразитные связи увеличиваются настолько, что параметры ячейки сильно ухудшаются. Это очень серьезная проблема в плане надежности. Чтобы этого избежать, применяется изоляция за счет воздушного зазора, который выступает как диэлектрик с невысокой диэлектрической поницаемостью. Контакты в столбцах памяти расположены в шахматном порядке, чтобы было проще проводить литографию.

Классический полевой транзистор для ячейки NAND

Новая архитектура и ключевые технологии IMFT являются очень перспективными для дальнейшего увеличения срока службы классических ячеек флеш-памяти и позволяют уменьшить их размер. В то же время, при дальнейшем уменьшении размеров до 1 нм придется управлять всего 20 электронами. Именно поэтому важны новые подходы и альтернативные решения, такие как многоуровневая ячейка IMFT, которые показывают, что наука готова к переходу на новые типы памяти. Например, в качестве альтернативы планарному подходу можно попробовать совместить CTF, о которой упоминалось выше, и трехмерную архитектуру.

Методики на основе плавающих затворов близки к физическому пределу, однако пока не все возможности исчерпаны. Мы подошли к тому моменту, когда развитие технологий должно изменить направление, и очень важно наблюдать за новыми идеями, чтобы не пропустить появление той самой революционной идеи.

Источник: EE Times

Читайте также:
Прорыв в области NAND флэш технологии
Аналитики вскрыли новейший процессор Ivy Bridge от Intel
Intel и Micron первыми представят 25-нм NAND
Intel и Micron сообщают о создании новой технологии NAND-памяти
Samsung разработала первую в мире 20-нм память NAND
Micron покупает долю Intel в производстве флэш-памяти
25 лет с момента появления флэш-памяти NAND и NOR
Спрос на флэш-память NAND вырастет в 2012 г.
В большинстве сегментов ИС будет наблюдаться рост в 2012 г.
Toshiba начала массовое производство флэш-памяти NAND 19 нм
Мировой рынок флэш-памяти NAND сократился на 8,6%
Spansion и SK Hynix займутся производством микросхем SLC NAND

Оцените материал:

Автор: Young-Min Kwon. Перевод: Екатерина Самкова



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты