在V NAND的秘密

1、CTF架构,让闪存芯片的性能更高,寿命更长

目前,闪存芯片采用浮栅结构,已有40多年的历史。其原理是电荷储存在浮栅MOSFET,并收取0和1通过电荷与导体在蓄电池放电。浮栅相当于一个导体,并在相邻细胞的电荷是互相干扰很容易。缺陷将导致晶体管的栅极和通道电路,这将在门消耗费,每写数据都在生命中,栅极的栅极电荷消耗一旦消失,细胞单元相当于游戏,over不能存储数据。同时,这种架构似乎今天有个致命的缺点:更先进的过程,更严重的相邻存储单元之间的干扰会和寿命将SH给。自浮栅结构具有这样的缺点,更先进的CTF架构诞生。


在V NAND的最大改进是抛弃传统浮栅MOSFET的设计,而是采用电荷捕获闪存(简称电荷捕获闪存,)设计。CTF技术与传统浮栅技术的区别是,它使用一个薄的氮化硅膜的厚度约100 Angstrom商店电子代替传统浮栅存储层超过1000。它可以捕捉从两层绝缘氮化硅层电荷。在CTF架构,数据暂时存储在一个非导电层的闪存,氮化硅。细胞,它具有更高的稳定性和更好地控制存储流。如何理解简单地说:自浮栅由于绝缘导致相邻细胞互相干扰,然后采取隔离措施mdash;mdash;氮化硅薄膜绝缘隔离层作为电子,电子的接地;;防止相互干扰,等需要时再看禁令;。


该方法最大的优点是隔离可以大大减少存储单元的电荷干扰,从而大大提高书写速度,提高芯片的P / E写时代:目前19和20nm MLC闪存技术的擦写次数一般为3000次,三星V-NAND闪存高达35000次,多达十次,写速度可提高一倍。

CTF技术的另一个优点是结构比使用传统浮栅结构的成分简单,CTF架构由仅控制网格,并对控制门的高度只有1 / 5的传统浮栅控制闸门的高度。这是什么概念每个细胞的大小是CTF与传统浮栅单元相比,和短可以大大提高芯片的存储密度。值得注意的是,为了最大限度地提高存储密度,三星V-NAND CTF的改良结构从传统的单层CTF结构升级为3D立体结构,控制门已改为相同的矩形空心圆柱状管,可以最大限度的利用空间mdash;mdash;有限体积内的空间占用的空间比矩形柱。










2,垂直叠加工艺技术,容量倍增的秘密

除了CTF,背后的另一个重要的V-NAND:mdash;mdash;是垂直堆叠工艺技术。什么是垂直堆叠工艺技术目前由ARM处理器用于解决处理器芯片的过大的问题。

在垂直的工艺技术,建立了V-NAND闪存芯片,由一层存储单元(每个存储单元可以作为一个小的包,没有Flash芯片)叠起来,最终形成一个大容量的闪存芯片;。当然,芯片内的细胞并不是简单的叠加。面包含有一系列独特的突破技术,如蚀刻技术从高到低,电极的刻蚀技术,和存储单元垂直在各层的栅极结构技术。这里的关键是如何将所有存储单元。首先,我们使用激光或蚀刻方式在硅芯片上钻孔。蚀刻后的孔,这些孔的蚀刻将存储介质堆栈和硅通道填充,最终成为一个垂直CTF NAND结构。(三星级垂直CTF NAND结构类似于TSV硅穿孔技术)。然而,在垂直堆叠,过程中的一些技术挑战,例如,干扰传输。此外,通过扩展每个垂直NAND阵列不仅增加了传输的干扰,提高存储密度的方法,但也减少了在最坏情况下的系列电流。的确,当密度增加一倍,目前最坏的情况下,该系列将减半。由于这些设备的通道是多晶硅,随着密度的增加,T在最坏的情况下,他串联的电流可能很快下降到不可读的低值,但是很明显,三星已经解决了这些问题。

据三星,垂直堆叠工艺技术,内部的V-NAND闪存芯片可以垂直堆叠多达24个存储单元层,使用该技术的单芯片目前128GB闪存容量(16GB)的水平,与目前主流的19和20nm的单芯片容量技术只有64GB,如果使用传统的制造128gb核心NAND Flash的方法,你需要处理15nm。垂直堆叠方案无疑比拍脑缩小晶体管和塞更多的晶体管的芯片,而不是传统的二维互连技术的垂直互连技术可以缩短部件的连接距离,减少寄生电容和功率消耗,大大提高了芯片的电气性能,可以说,垂直堆叠工艺技术基本上排除了大飞跃的闪存芯片了。业内人士预计,使用3D堆叠和CTF或类似技术,在不久的将来,单芯片的容量可以达到128gb。


然而,目前这种叠层闪存单元的成本优势并不十分明显。工艺的复杂性的深入也可能影响产量,从而降低成本的优势。另外,对高水平组细胞也产生机制的不稳定的结构。因此,在未来,V-NAND闪存会占用一定的高密度闪存细分市场第一,如企业级存储区,并逐步推广到流行的设备和mdash mdash,如智能手机。

容量加倍,首先从SSD开始

你可能认为V-NAND技术还处于概念阶段,事实上,早在8月三星V-NAND SSD。


目前,三星V-NAND固态硬盘提供960gb和480gb版capacity.960gb版SSD采用64多单元的两个版本(MLC)V-NAND闪存,128GB的单芯片容量(16GB),可支持三万五千倍的数量的一个极限写,连续和随机写入速度提高20%,减少超过40%的电力消耗(相对于MLC),配备SATA 6Gb / s的主控芯片。然而,令人遗憾的是,SSD固态硬盘,这是目前采用的新技术,具有480GB和企业960gb版本只有两个版本。也就是说,与大容量、高可靠性的V-NAND技术带来的,对于用户是非常合适的高层次企业。新产品的引进意义重大。

事实上,大多数普通消费者不必过于失望。三星公司的官员已经承诺,他们将与3D垂直NAND Flash技术在未来一般消费市场的SSD固态硬盘产品。事实上,IMFT,海力士和东芝和其他厂商也有自己的垂直NAND Flash的程序,但生产时间,三星已经在其他公司的前列,是快一步的竞争优势。例如,日本东芝公司将生产3D NAND Flash mdash,mdash;BICS,将上市前年底2014年3月。

智能手机不会太远的SSD的大规模V-NAND技术采用之后。当时,市场中的旗舰机将与标准128GB ROM很常见,而256GB和512GB的高端版本是不可能的。在那个时候,你很容易复制一个4K高清电影到你的手机。