Samsung rozpoczął produkcję 3D V-NAND

Jak wynika z analiz IHS iSuppli, światowy rynek pamięci NAND flash osiągnie do końca 2016 roku pułap dochodów w wysokości ok. 30,8 miliarda USD (w 2013 roku około 23,6 mld USD), co oznacza 11-procentowy roczny wskaźnik wzrostu (CAGR), najwyższy w całym sektorze produkcji pamięci.

• Pojedyncze chipy Samsung V-NAND zapewniają pojemność 128 gigabitów (Gb). Wykorzystano w nich opracowaną przez koreańską firmę pionową strukturę komórek pamięci w oparciu o technologię 3D Charge Trap Flash (CTF) oraz technologię procesu pionowego wiązania, umożliwiającą łączenie trójwymiarowych układów komórek. Dzięki zastosowaniu obu tych technologii pamięć 3D V-NAND umożliwia ponad dwukrotną miniaturyzację w porównaniu z płaską pamięcią flash klasy 20 nm.
• Od ponad 40 lat typowe pamięci flash wykorzystują płaskie struktury z izolowanymi (tzw. swobodnymi) bramkami (floating gates). Odkąd nowe technologie produkcji pozwoliły osiągnąć klasę 10 nm*, a nawet ją przekroczyć, pojawiły się problemy związane z granicami miniaturyzacji, przekroczenie których powoduje występowanie interferencji między komórkami pamięci mogące obniżać niezawodność produktów typu NAND flash. Takie ograniczenia dodatkowo wydłużają czas i zwiększają koszty prac badawczo-rozwojowych.

Nowa technologia Samsung V-NAND pokonuje technologiczne wyzwania, wkraczając na nowy poziom innowacji w zakresie projektowania obwodów, struktur oraz procesów produkcyjnych umożliwiających efektywne pionowe układanie płaskich warstw komórek w nowe, trójwymiarowe konstrukcje. W tym celu Samsung zmodernizował architekturę CTF, opracowaną po raz pierwszy w 2006 roku. W ramach architektury NAND flash bazującej na modelu CTF, ładunek elektryczny zostaje tymczasowo uwięziony w komorze otoczonej nieprzewodzącą powierzchnią z azotku krzemu (SiN), zamiast korzystać ze swobodnej bramki zapobiegającej interferencjom pomiędzy sąsiadującymi komórkami pamięci.

Poprzez wzbogacenie warstwy CTF o trzeci wymiar udało się znacznie poprawić niezawodność i szybkość pamięci NAND. Nowa pamięć 3D V-NAND charakteryzuje się nie tylko większą niezawodnością (od 2 do 10 razy), lecz także dwukrotnie wyższą prędkością zapisu w porównaniu z konwencjonalnymi pamięciami NAND flash w technologii 10 nm ze swobodnymi bramkami.

Ponadto, jednym z najistotniejszych technologicznych osiągnięć związanych z nową pamięcią Samsung V-NAND jest autorska technologia procesu łączenia, umożliwiająca ułożenie w pionie do 24 warstw komórek pamięci dzięki specjalnej technologii trawienia, łączącej warstwy poprzez ich perforację – od warstwy najwyższej aż do podstawy. Dzięki nowej, pionowej strukturze Samsung może projektować produkty z pamięciami NAND flash o większej pojemności, powiększając trójwymiarowe warstwy komórek bez konieczności dalszej miniaturyzacji na płaszczyźnie, co obecnie stało się niezwykle trudne do osiągnięcia.