Rozpoczęcie masowej produkcji pierwszej w branży trójwymiarowej pamięci flash typu Vertical NAND (3D V-NAND), to przełom w pokonywaniu granic miniaturyzacji pamięci NAND i zapowiedź nowej ery pamięci 3D.
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.
Nowa technologia 3D V-NAND flash jest owocem wieloletnich wysiłków naszych pracowników, którzy starali się przełamać konwencjonalny tok rozumowania, poszukując bardziej innowacyjnych sposobów na przezwyciężanie ograniczeń w projektowaniu pamięci półprzewodnikowych – powiedział Krzysztof Tarczyński, Unit Product Marketing Manager w firmie Samsung. Po rozpoczęciu pierwszej na świecie masowej produkcji pamięci 3D Vertical NAND będziemy wprowadzać na rynek produkty typu 3D V-NAND o lepszych własnościach i większej pojemności, co przyczyni się do dalszego rozwoju światowej branży produkcji pamięci.
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 pracbadawczo-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.
