KIOXIA dezvoltă o nouă structură de celule Twin BiCS Flash

KIOXIA Europe GmbH a anunțat dezvoltarea primei tehnologii de celule flash 3D semi-circulare cu poartă divizată din lume, bazată pe o structură de celule semi-circulare speciale cu poartă flotantă FG – Twin BiCS Flash. Noua structură oferă performanțe de scriere îmbunătățite și o fereastră de scriere/ștergere mai largă, cu o dimensiune semnificativ mai mică decât celulele tradiționale cu capcană de sarcină rotundă CT .

Orez. 1. Celule semicirculare FG formate: a – secțiune transversală; b – vedere de sus

Cu aceste caracteristici, noul design al celulei este văzut ca o soluție de viitor care depășește tehnologia de stocare de patru biți pe celulă QLC , permițând densități de stocare semnificativ mai mari și mai puține straturi. Noua tehnologie a fost prezentată la conferința IEEE International Electron Devices Meeting IEDM din San Francisco, California, SUA, pe 11 decembrie.

Tehnologia de memorie flash 3D permite densități mari de scriere la un cost redus per bit de date prin creșterea numărului de straturi de celule și prin implementarea unei structuri multistrat și a unei gravuri cu alungire lungă. Având în vedere că numărul de straturi de celule a depășit o sută în ultimii ani, găsirea unui compromis între gestionarea profilului de gravură, uniformitatea dimensiunilor și eficiența producției a devenit din ce în ce mai dificilă. Pentru a aborda această provocare, KIOXIA a dezvoltat un nou design de celule semicirculare prin separarea porții de ieșire a unei celule rotunde tradiționale pentru a reduce dimensiunea și a crea o memorie de densitate mai mare cu mai puține straturi. Poarta de control circulară cu un efect de curbură care îmbunătățește injecția purtătorilor prin dielectricul tunel și reduce scurgerile de electroni în dielectricul de blocare BLK , oferind o fereastră de scriere mai largă și reducând efectele de saturație în comparație cu o poartă plată.

Fig. 2. Performanța experimentală de scriere/ștergere a celulelor semicirculare FG în comparație cu celulele circulare CT

În acest design, poarta de control circulară este împărțită simetric în două porți de control semicirculare, ceea ce îmbunătățește semnificativ dinamica de scriere/ștergere. După cum este ilustrat în Fig. 1, utilizează un strat de stocare conductiv combinat cu un dielectric de blocare cu permeabilitate ridicată pentru a spori eficiența captării sarcinilor. Rezultatul este un factor de cuplaj ridicat pentru a crește fereastra de scriere și a reduce scurgerile de electroni de la poarta flotantă, eliminând astfel problemele cauzate de saturație. Caracteristicile experimentale de scriere/ștergere prezentate în Fig. 2 arată că celulele semicirculare cu poartă flotantă FG și dielectric de blocare cu permeabilitate ridicată oferă o îmbunătățire semnificativă a performanțelor de scriere și o fereastră de scriere/ștergere mai largă în comparație cu celulele rotunde mai mari cu capcană de sarcină CT .

Fig. 3. Distribuții Vt simulate după scrierea cu parametrii calibrați

Se așteaptă ca celulele semicirculare FG cu performanțe mai bune de scriere/ștergere să aibă o distribuție QLC Vt relativ densă la dimensiuni mici ale celulelor. În plus, utilizarea unui canal de siliciu cu o concentrație scăzută de capcane face posibilă stocarea a mai mult de patru biți de date într-o singură celulă și implementarea, de exemplu, a cinci celule de nivel PLC , așa cum se arată în figura. 3. Aceste rezultate confirmă faptul că celulele semicirculare FG pot oferi o soluție practică pentru densități de stocare mai mari.

De acum înainte, cercetarea și dezvoltarea de memorii flash inovatoare de către KIOXIA va include dezvoltarea în continuare a tehnologiei Twin BiCS Flash și găsirea de aplicații practice. La IEDM 2023, KIOXIA a prezentat, de asemenea, alte șase publicații care demonstrează activitatea puternică de cercetare și dezvoltare a companiei în domeniul memoriei flash.