Samsung sięgając w trzeci wymiar dowodzi, że era pamięci flash się nie skończyła
Niemal jednocześnie z wczorajszą zapowiedzią uruchomieniaprodukcji pamięci ReRAM przez kalifornijski startup Crossbar,które miałyby posłać powszechnie dziś wykorzystywane pamięci NANDflash do lamusa, Samsung ogłosił rozpoczęcie produkcji układów flash,które pokazują, że technologii tej tak szybko do lamusa odesłać niebędzie można. Zbudowany przez koreańskiego giganta układ to pierwszana świecie masowo produkowana trójwymiarowa pamięć flash, akonsekwencje jej wejścia na rynek odczuje już w najbliższychmiesiącach cała branża elektroniczna.Wszystkie produkowane do tej pory pamięci flash (pierwsze takiepamięci pojawiły się w 1980 roku, w laboratoriach Toshiby) były dosiebie podobne – w płaskiej matrycy umieszczano komórkipamięci, składające się z tranzystora polowego z dwiema bramkami –sterującą i pływającą, całkowicie odizolowaną od pozostałychelementów, działającą jako pułapka potencjału. Odczyt polegał nasprawdzeniu stanu naładowania bramki pływającej (przez przyłożenienapięcia do bramki sterującej), zapis wiązał się ze zmianą ładunkuelektrycznego w obszarze pływającej bramki. Do kasowania danych(czyli usuwania elektronów z bramki pływającej) wykorzystywanozjawisko emisji polowej (tunelowania), w których pod działaniemsilnego pola elektrycznego elektrony pokonywały barierę potencjału. [img=samsung3dflash-opener]Wraz ze wzrostem gęstości upakowania komórek pamięci, rosły jednakproblemy z dobraniem grubości materiału izolacyjnego (zwykledwutlenku krzemu), by emisja polowa zachodziła z odpowiedniąszybkością, a jednocześnie nie dochodziło do uszkodzenia izolatora.Gdy wymiary elementów zbliżyły się do 10 nm, natężenie polaelektrycznego, wymaganego do kasowania pamięci, wzrosło do poziomu700V/mm. W tej sytuacji, jak wyjaśniają inżynierowie Samsunga,interferencje pomiędzy komórkami zaczęły prowadzić do zmniejszenianiezawodności pamięci NAND flash.Wchodząc w trzeci wymiar, Samsung przełamał ograniczenia wskalowaniu pamięci NAND flash. Jego pierwszy układ V-NAND(Vertical-NAND) wykorzystuje dwie własnościowe technologie produkcji– 3D ChargeTrap Flash (CTF) i Vertical Interconnect Process. Pierwsza z nichpolega na czasowym umieszczeniu ładunku elektrycznego w tubienieprzewodzącej warstwy azotku krzemu, zastępującej pływającą bramkę,co eliminuje interferencje między sąsiednimi komórkami pamięci. Drugaumożliwia układanie warstw CTF w trójwymiarowej strukturze. Dziękinim udało się uzyskać ponad dwukrotnie większą gęstość upakowaniaelementów niż w dwuwymiarowych pamięciach flash, produkowanych wprocesie 20 nm. [img=3dflashchip]Zbudowany w ten sposób pierwszy układ V-NAND zawiera aż 24 warstwykomórek pamięci, ułożonych jedna na drugiej i ma pojemność 128 Gbit.Jak podaje Samsung, wzrosła także szybkość zapisu (około dwukrotnie)i niezawodność (około dziesięciokrotnie). Co najważniejsze, nie mapraktycznie ograniczeń co do liczby warstw, które można w ten sposóbna sobie ułożyć – Samsung planuje niebawem dzięki temuzaprezentować układy NAND flash o pojemności 1 terabita.Najistotniejsze w tym wszystkim jest to, że technologia Samsungadostępna jest już teraz. Być może umożliwi przełamanie obecnejbariery cenowej dla napędów SSD i zrównanie ich z cenami dyskówtwardych – ale zależeć to będzie od tego, na ile koreańskigigant będzie skłonny licencjonować swoją technologię innymproducentom.
