Kioxia ve araştırma ve üretim ortağı Western Digital, önümüzdeki günlerde daha yüksek kapasiteli ve daha yüksek performanslı 3D NAND bellek cihazlarını mümkün kılacak yeniliklerini açıklamayı planlıyor. 2023 VLSI Teknolojisi ve Devreleri Sempozyumu. İki şirketin mühendisleri, 8 düzlemli 3D NAND cihazlarının yanı sıra 300’den fazla kelime satırına sahip 3D NAND IC’leri etkinleştirmek istiyor. eeNewsAvrupa.
Sekiz Düzlemli 3D NAND: 205 MB/sn’ye kadar
3D NAND cihazları, kelime satırlarının sayısını artırdıkça, NAND hücrelerinin boyutlarını küçülttükçe ve bellek IC’lerinin kapasitesini yükselttikçe, okuma/yazma performanslarını artırmak çok önemli hale geliyor. En iyi SSD’ler, dizüstü bilgisayarlar ve akıllı telefonlar gibi gerçek cihazlar, belirli bir kapasite için daha az yonga kullanma eğilimindedir, ancak son kullanıcılar yeni cihazlarının eski cihazlarından daha hızlı olmasını bekler.
Bir 3D NAND IC’nin performansını artırmanın yollarından biri, uçak sayısını artırmak ve dahili paralelliğini geliştirmektir. Kioxia, 210’dan fazla aktif katmana ve 3.2 GT/s arabirime sahip sekiz düzlemli 1Tb 3D TLC NAND cihazını kapsayan bir makale (C2-1) sunacak. IC, Kioxia’nın/Western Digital’in 218-katmanlı 1Tb 3D TLC NAND cihazına 17Gb/mm^2 yoğunluk ve 3.2 GT/s G/Ç veri yolu ile Mart ayı sonunda piyasaya sürüldü, ancak bu cihazda dört yerine sekiz uçak bulunuyor ve 205 MB/s program verimi ve 40 μs okuma gecikmesi sunduğu söyleniyor. Bu son özellik, öncekinden önemli ölçüde daha iyidir. 56 Kioxia’nın 128 katmanlı 3D NAND’ı tarafından sunulan μs.
Yeni belge, Kioxia’nın 1Tb 3D TLC NAND cihazının, X yönündeki veri sorgulama alanını %41’e düşürerek 3,2 GT/s arayüz hızına ulaştığını ve bellek ile ana bilgisayar arasında daha hızlı veri aktarımına izin verdiğini ortaya koyuyor. Ancak bu yeni tasarım, Kioxia’nın hibrit satır adres kod çözücüleri (X-DEC) sunarak hafiflettiği kablo sıkışıklığına yol açabilir. X-DEC’ler, artan kablo yoğunluğunu etkili bir şekilde yönetmeye yardımcı olarak, tıkanıklıktan kaynaklanabilecek okuma gecikmesindeki bozulmayı en aza indirir.
Kioxia ayrıca, iki bellek hücresinin tek bir darbe içinde algılanmasına izin veren, toplam algılama süresini %18 oranında azaltan ve program verimini 205 MB/sn’ye çıkaran bir tek darbe iki flaş tekniği uyguladı. Cihazın yeni sekiz düzlem mimarisi, tek darbeli iki flaşlı yöntemi ve 3,2 GT/s G/Ç, 40 μs okuma gecikmesine ve 205 MB/sn program çıkışına izin verir.
1Tb 3D TLC NAND cihazının, hızlı arabirimi için hibrit satır adres kod çözücülerini ve tek darbeli iki flaşlı tekniği zaten uygulaması muhtemeldir ve bu teknolojiler muhtemelen gelecekte yaygın olarak kullanılacaktır. Bununla birlikte, sekiz düzlemli bir mimarinin uygulanması, hem 3D NAND IC’nin hem de destekleyici bellek denetleyicisinin karmaşıklığını artırarak daha yüksek geliştirme ve üretim maliyetlerinin yanı sıra daha uzun pazara sürüm süresine yol açar. Ek olarak, ana bilgisayar denetleyicisi sekiz düzlemli bir aygıtı düzgün bir şekilde yönetemezse, IC’nin gerçek performansı düşebilir.
>300 Katmanlı 3D NAND
Kioxia ve Western Digital, sekiz düzlemli 3D NAND IC cihaz yapılarını araştırmanın yanı sıra, dikey kanal uzunluğunu iyileştirecek ve kanalın kristal kalitesini artıracak 300’den fazla aktif kelime katmanına sahip 3D NAND cihazları geliştirmek için de işbirliği yapıyor.
Bunu başarmak için şirketler, T7-1 belgesinde belirtildiği gibi Metal Kaynaklı Yanal Kristalleştirme (MILC) tekniklerini kullanmayı planlıyor. Geliştiriciler, MILC’yi kullanarak, 112 katmanlı bir prototip cihaz olmasına rağmen, dikey bellek delikleri içinde tek kristalli 14 mikron uzunluğunda ‘makarna benzeri’ silikon (Si) kanallar oluşturabildiler.
Bu deneysel 3D NAND IC’nin, silikon malzemeden safsızlıkları ve kusurları ortadan kaldırmak için son teknoloji bir nikel alma yönteminden yararlandığı ve böylece hücre dizisi performansını artırdığı da bildiriliyor. Sonuç olarak, okuma gürültüsü minimum %40 oranında azaltılır ve kanal iletkenliği, hücre güvenilirliğinden ödün vermeden on kat artırılır.
>400 Katmanlı 3D NAND
Şu anda, dize istifleme gibi teknikler, yüzlerce aktif katmanla 3D NAND’ın oluşturulmasına izin veriyor, ancak bunlar zaman alıcı. Sonuç olarak, cihaz üreticileri ve gofret fabrika ekipmanı üreticileri, daha uzun (daha derin) dikey kanalları aşındırarak katman sayısını artırmak için yöntemler geliştiriyorlar.
Aşındırma araçları üreticisi olan Tokyo Electron, aşırı enerji tüketimi veya kullanımı olmadan 400 katmanlı 3D NAND düğümleri için 10 mikrondan (10 μm) fazla dikey kanalı hızlı bir şekilde delme yöntemini detaylandıran bir belge (T3-2) sunmaya hazırlanıyor. zehirli maddelerden.
Tokyo Electron’a göre, Yüksek En Boy Oranlı (HAR) dielektrik aşındırma teknolojisi, yalnızca 33 dakikada ve %84’lük bir “mükemmel” aşındırma profiline sahip 10 mikron yüksekliğinde kanallar oluşturmak için bir kriyojenik gofret aşaması ve yeni gaz kimyası kullanır. azaltılmış karbon ayak izi.