A tecnologia Twin BiCS FLASH consegue uma inclinação de programação superior e uma janela de programação/apagamento maior num tamanho de célula muito mais pequeno em comparação com as células convencionais de armadilha de carga circular (CT). Estes atributos tornam este novo design de célula um candidato promissor para superar os quatro bits por célula (QLC), proporcionando uma densidade de memória significativamente maior e menos camadas de empilhamento. Esta tecnologia foi anunciada na Conferência Internacional de Dispositivos Eletrónicos (IEDM) do IEEE, realizada em São Francisco, Califórnia, no dia 11 de dezembro.
A tecnologia de memória flash 3D alcançou uma elevada densidade de bits a um baixo custo por bit, aumentando o número de camadas de células empilhadas e implementando deposição de empilhamento multicamadas e gravação de elevada relação de aspecto. Nos últimos anos, com o número de camadas de células a ultrapassar as 100, a gestão do equilíbrio entre o controlo do perfil de gravação, a uniformidade de tamanho e a produtividade tornou-se cada vez mais desafiante. Para superar este desafio, a KIOXIA desenvolveu um novo design de célula semicircular, dividindo o elétrodo de porta na célula circular convencional. Isto reduz o tamanho da célula em comparação com a célula circular convencional, possibilitando uma memória de maior densidade num menor número de camadas de células.
O circuito de controlo circular proporciona uma janela de programação maior com problemas de saturação reduzidos em comparação com um circuito plano, devido ao efeito de curvatura. Neste circuito, a injeção de portadores através do dielétrico de tunelamento é melhorada, enquanto a fuga de eletrões para o dielétrico de bloco (BLK) é reduzida. Neste projeto de célula com circuito dividido, o circuito de controlo circular é dividido simetricamente em dois circuitos semicirculares para tirar partido da melhoria significativa na dinâmica de programação/apagamento. Como mostra a Figura 1, a camada de armazenamento condutora é empregue para uma elevada eficiência de captura de carga, juntamente com dielétricos BLK de alta constante dielétrica (high-k), conseguindo uma elevada taxa de acoplamento para maximizar a janela de programação, bem como reduzir a fuga de eletrões do circuito, atenuando assim o problema de saturação.
As características experimentais de programação/apagamento na Figura 2 revelam que as células FG semicirculares com BLK de alto k exibem ganhos significativos na inclinação de programação e na janela de programação/apagamento em comparação com as células CT circulares maiores. Espera-se que as células FG semicirculares, com as suas características superiores de programação/apagamento, atinjam distribuições de QLC Vt comparativamente estreitas num tamanho de célula pequeno. Além disso, a integração do canal de Si com baixa densidade de armadilhas permite mais de quatro bits por célula, por exemplo, PLC (Célula de Penta Nível), como mostra a Figura 3. Estes resultados confirmam que as células FG semicirculares são uma opção viável para alcançar uma maior densidade de bits.
No futuro, os esforços de investigação e desenvolvimento da KIOXIA focados na inovação em memória flash incluirão o desenvolvimento contínuo da Twin BiCS FLASH e a exploração das suas aplicações práticas. Na IEDM 2019, a KIOXIA anunciou ainda outros seis artigos que destacam as intensas atividades de I&D da empresa na área da memória flash.
Notas:
[1] Fonte: KIOXIA Corporation, em 12 de dezembro de 2019.
