世界最大的尖端半導體相關技術國際學術會議,國際固態電路研討會(ISSCC)的2017年度大會中,三星電子(Samsung Electronics),及美國威騰(Western Digital)與日本東芝(Toshiba)的合作團隊,都公布了64層、512Gb容量的3D NAND快閃記憶體,且基本的讀寫速度與技術特征都相似。
據日本PC Watch網站的半導體業專家福田昭報導,雖然三星與東芝公布的產品類似,但發表后的反應卻截然不同。對東芝方面只有1個工程師提出發問,三星方面則大排長龍,顯示三星的技術有其特出之處,值得關注。
三星這次推出的64層3D NAND,被該廠歸類于第三代技術,與第二代的48層相比,最大的技術障礙是垂直穿孔要穿透的層數增加3分之1,這要不是穿孔深度增加,就是每層之間的厚度要減薄,而厚度減薄可能減薄每層之間的絕緣層厚度,如何降低互相干涉導致資料存取發生錯誤,就是最主要的課題。
而三星特有的快閃記憶體制程技術,電荷擷取快閃記憶體(Charge Trap Flash;CTF),是以電荷擷取(Charge Trap)膜或電洞捕捉作為載子的電子,借此記錄或消去資料。
而這技術的主要問題,在于載子的能階,能把載子固定在電荷擷取膜的深層缺陷區內,則載子便比較不易受到電流或溫度的變化而逃脫,記憶比較容易保存,若載子僅被固定在淺層區,記憶便容易隨載子的逃脫而消失,意味的就是記憶體性能劣化。
但是,當3D NAND快閃記憶體以減薄厚度的方式增加層數,則電荷擷取膜的厚度變薄,載子就比較容易被固定在淺層區,這意味著隨3D NAND快閃記憶體層數增加,良率便將隨之明顯下跌,若不能克服這個問題,則3D NAND快閃記憶體便缺乏商用價值。
三星現在發展的技術,就是在初次記憶體格式化的過程中,順便檢查與消除淺層區,原則上是讓記憶體的每個記憶單元,依其連接線路分成奇數組與偶數組,分別對奇數組與偶數組加高電壓清除淺層區,經仔細調整,記憶單元不良率可降低為7%。
隨智慧型手機與個人電腦性能提升,大容量快閃記憶體晶片的需求跟著增加,現在新的512Gbit快閃記憶體晶片推出,可望更進一步提高記憶卡與SSD的性能,值得仔細觀察。TOP