KIOXIA razvija novo strukturo celic Twin BiCS Flash

Družba KIOXIA Europe GmbH je naznanila razvoj prve tehnologije 3D polkrožnih bliskovnih celic z deljenimi vrati na svetu, ki temelji na posebni strukturi polkrožnih celic s plavajočimi vrati FG , Twin BiCS Flash. Nova struktura ponuja izboljšano zmogljivost zapisovanja in širše okno za zapisovanje/izbrisovanje z bistveno manjšo površino kot tradicionalne krožne celice z lovilcem naboja CT .

Slika. 1. Oblikovane polkrožne celice FG: a – prečni prerez; b – pogled od zgoraj

Zaradi teh lastnosti je nova zasnova celic videti kot rešitev, odporna na prihodnost, ki je boljša od tehnologije shranjevanja s štirimi biti na celico QLC , saj omogoča bistveno večjo gostoto shranjevanja in manjše število slojev. Nova tehnologija je bila predstavljena na konferenci IEEE International Electron Devices Meeting IEDM v San Franciscu, Kalifornija, ZDA, 11. decembra.

Tehnologija 3D bliskovnega pomnilnika je omogočila visoke gostote zapisovanja pri nizkih stroških na bit podatkov s povečanjem števila slojev celic ter izvajanjem večplastnega plastenja in jedkanja z večjim raztezkom. V zadnjih letih, ko je število slojev celic preseglo sto, je iskanje kompromisa med upravljanjem profila jedkanja, enakomernostjo velikosti in učinkovitostjo proizvodnje vse težje. Za rešitev te težave je družba KIOXIA razvila novo zasnovo polkrožnih celic z ločitvijo izhodnih vrat običajne krožne celice, da bi zmanjšala velikost in ustvarila pomnilnik večje gostote z manj plastmi. Krožna kontrolna vrata z učinkom ukrivljenosti, ki izboljša vbrizgavanje nosilcev skozi tunelski dielektrik in zmanjša uhajanje elektronov v blokirni dielektrik BLK , zagotavljajo širše okno za zapisovanje in zmanjšujejo učinek nasičenja v primerjavi s planarnimi vrati.

Slika. 2. Eksperimentalno pisanje/izbrisovanje polkrožnih celic FG v primerjavi s krožnimi celicami CT

V tej zasnovi je krožno krmilno vrati simetrično razdeljeno na dve polkrožni vrati, kar znatno izboljša dinamiko zapisovanja/izbrisovanja. Kot je prikazano na sliki. 1, uporablja prevodno shranjevalno plast v kombinaciji z visoko prepustnim blokirnim dielektrikom za izboljšanje učinkovitosti zajemanja naboja. Rezultat je visok koeficient sklopitve za večje okno za zapisovanje ter zmanjšano uhajanje elektronov iz plavajočih vrat, kar odpravlja težave zaradi nasičenja. Eksperimentalne značilnosti zapisovanja/izbrisovanja na sliki 1. 2 kaže, da polkrožne celice s plavajočimi vrati FG in blokirnim dielektrikom z visoko prepustnostjo zagotavljajo bistveno boljšo zmogljivost pisanja in širše okno za pisanje/izbris v primerjavi z večjimi okroglimi celicami z lovilcem naboja CT .

Riž. 3. Simulirane porazdelitve Vt po snemanju z umerjenimi parametri

Polkrožne celice FG naj bi imele razmeroma gosto porazdelitev QLC Vt pri majhnih velikostih celic z boljšo zmogljivostjo pisanja/izbrisa. Poleg tega uporaba silicijevega kanala z nizko koncentracijo pasti omogoča shranjevanje več kot štirih bitov podatkov v eni celici in izvedbo na primer petih nivojskih celic PLC , kot je prikazano na sliki 1. 3. Ti rezultati potrjujejo, da so polkrožne celice FG lahko praktična rešitev za povečanje gostote shranjevanja podatkov.

Inovativne raziskave in razvoj bliskovnega pomnilnika družbe KIOXIA bodo odslej osredotočene na nadaljnji razvoj tehnologije Twin BiCS Flash in njenih aplikacij. Na sejmu IEDM 2023 je KIOXIA predstavila tudi šest drugih publikacij, ki dokazujejo, da podjetje intenzivno raziskuje in razvija bliskovni pomnilnik.