Samsung 3D NAND
ТЕХНОЛОГИЯ 3D NAND обеспечивает заметное увеличение как емкости, так и скорости флэш-памяти
Источник: Samsung

Компания Samsung Electronics объявила о начале массового производства чипов, которые превращают слои кремния, предназначенного для хранения данных, в микроскопический «небоскреб» и закладывают основы для создания технологии флэш-памяти NAND ближайшего будущего. Таким образом, Samsung налаживает выпуск первой в отрасли трехмерной флэш-памяти Vertical NAND (V-NAND), которая позволит преодолеть ограничения масштабируемости, присущие двухмерной или планарной флэш-памяти.

Флэш-память Samsung V-NAND, которую планируется использовать при изготовлении встроенной памяти и твердотельных накопителей, может иметь емкость от 128 Гбайт до 1 Тбайт «в зависимости от потребностей клиентов».

Технология Samsung 3D NAND обеспечивает заметное увеличение как емкости, так и скорости флэш-памяти. Новая память 3D V-NAND должна найти применение в самом широком спектре корпоративного оборудования и устройств бытовой электроники, в том числе во встроенных хранилищах NAND и твердотельных накопителях.

Емкость одного чипа V-NAND составляет 128 Гбит — столько же, сколько и у памяти, выпускаемой сегодня компаниями Intel и Micron с использованием планарной технологии. В памяти Samsung V-NAND используется сотовая структура, созданная на основе решения 3D Charge Trap Flash (CTF), и технология вертикальных соединений, которая обеспечивает связывание массива трехмерных ячеек. За счет этого по своей масштабируемости Samsung 3D V-NAND более чем в два раза превосходит планарную флэш-память NAND, изготовленную по 20-нанометровой технологии.

Одно из наиболее важных технологических достижений Samsung заключается в том, что технология вертикальных соединений позволяет объединять до 24 вертикальных слоев. Это делается с помощью специального вытравливания, обеспечивающего электронную связь слоев путем формирования отверстий сверху донизу.

По мнению специалистов, пределы наращивания слоев ячеек в памяти 3D NAND пока неизвестны.

Новая вертикальная структура Samsung обеспечивает увеличение плотности продуктов флэш-памяти Samsung за счет добавления новых слоев ячеек без увеличения планарной плотности, добиться чего крайне сложно. По мере дальнейшего увеличения плотности размещения ячеек NAND на плоскости утечка электронов через тонкие ячейки становится все более интенсивной, что приводит к возникновению сбоев и требует все более сложного кода коррекции ошибок.

Впрочем, у памяти 3D NAND имеются свои ограничения, которые станут актуальными уже к концу нынешнего десятилетия.

«Память 3D NAND подобна небоскребу, — пояснил главный аналитик компании Forward Insights Грегори Вонг. — Когда вы достигаете определенного уровня высоты, ее создание начинает обходиться слишком дорого. После этого разрыв между стоимостью и эффективностью будет только расти. С экономической точки зрения строительство небоскреба выше некоторой планки уже не имеет смысла».

На исследования и разработку технологии V-NAND компания Samsung потратила почти десять лет, и на сегодняшний день зарегистрировала более 300 патентов в этой области. По словам представителей Samsung, 3D-технология закладывает основы для появления более совершенных продуктов, в том числе и микросхем флэш-памяти NAND емкостью 1 Тбит.

На протяжении последних 40 лет обычная флэш-память строилась на планарных структурах с использованием плавающих затворов. При приближении производственной технологии к отметке 10 нм разработчики сталкиваются с ограничениями дальнейшей масштабируемости вследствие возникновения интерференции между ячейками, которая приводит к резкому снижению устойчивости работы флэш-памяти NAND. В результате увеличиваются сроки и стоимость проектирования.

Новое решение V-NAND позволяет преодолеть возникающие технические сложности за счет вывода схем, структуры и производственного процесса на новый инновационный уровень и вертикального размещения плоских слоев ячеек.

По оценкам компании IHS iSuppli, к концу 2016 года общий объем продаж на глобальном рынке флэш-памяти достигнет 30,8 млрд долл., тогда как в 2013 году он оценивается примерно в 23,6 млрд долл.