KIOXIA desenvolve nova estrutura de células Twin BiCS Flash

KIOXIA Europe GmbH anunciou o desenvolvimento do primeiro Twin BiCS Flash do mundo, uma tecnologia de célula semicircular de porta dividida baseada numa estrutura de célula semicircular de porta flutuante FG . A nova estrutura oferece um melhor desempenho de escrita e uma janela de escrita/erase mais larga a um tamanho muito menor do que as células circulares de carga convencional CT .

Fig. 1. Células semicirculares FG em forma: a – vista transversal; b – vista de cima

Devido a estas características, a nova concepção da célula é vista como uma solução promissora, superando a tecnologia de armazenamento de quatro bits por célula QLC e permitindo um aumento significativo na densidade de armazenamento e redução do número de camadas. A nova tecnologia foi apresentada na conferência IEEE International Electron Devices Meeting IEDM , em São Francisco, Califórnia, EUA, a 11 de Dezembro.

A tecnologia de memória flash 3D tem permitido uma alta densidade areolar a um baixo custo por bit de dados, aumentando o número de camadas de células, bem como a implementação de uma estrutura de multicamadas e gravação de alongamento longo. Nos últimos anos, com o número de camadas de células a exceder uma centena, encontrar um compromisso entre o controlo do perfil do etch, a uniformidade de tamanho e a eficiência de produção tornou-se cada vez mais difícil. Para resolver este problema, KIOXIA desenvolveu um novo desenho de células semi-circulares separando a saída da porta numa célula circular tradicional para reduzir o tamanho e criar uma memória de maior densidade com menos camadas. A porta de controlo circular, devido ao seu efeito de curvatura que melhora a injecção do transportador através do dieléctrico do túnel e reduz a fuga de electrões para o dieléctrico de bloqueio BLK , proporciona uma janela de escrita mais larga e reduz o efeito de saturação em comparação com uma porta plana.

Fig. 2. Desempenho experimental de escrita/erase de células FG semi-circulares em comparação com células CT circulares

Neste desenho, a porta de controlo circular está simetricamente dividida em duas portas de controlo semicircular, o que melhora significativamente a dinâmica de escrita/erase. Como se mostra na figura. 1, uma camada condutora de armazenamento combinada com um dieléctrico de bloqueio de alta permeabilidade é utilizada para melhorar a eficiência da captura de carga. O resultado é um elevado factor de acoplamento para aumentar a janela de escrita e também reduzir a fuga de electrões da porta flutuante, eliminando assim os problemas causados pela saturação. Características de escrita/erase experimentais em Fig. 2 mostra que as células de porta flutuante semi-circular FG com dieléctrico de bloqueio de alta permeabilidade proporcionam um desempenho de escrita significativamente melhorado e uma janela de escrita/erase mais larga em comparação com a maior célula de carga redonda CT .

Fig. 3. Distribuições Vt modeladas após gravação com parâmetros calibrados

Com melhor desempenho de escrita/erase, espera-se que as células semicirculares FG tenham uma distribuição QLC Vt relativamente densa em células de tamanho pequeno. Além disso, a utilização de um canal de silício com baixa concentração de armadilha torna possível armazenar mais de quatro bits de dados numa única célula e implementar, por exemplo, células de cinco níveis PLC , como mostra a figura. 3. Estes resultados confirmam que as células semi-circulares FG podem fornecer uma solução prática para densidades de armazenamento mais elevadas.

A partir de agora, a investigação e desenvolvimento da memória flash inovadora do KIOXIA incluirá um maior desenvolvimento da tecnologia Twin BiCS Flash e a sua pesquisa de aplicação prática. No IEDM 2023, KIOXIA revelou ainda seis outras publicações que demonstram o elevado nível de actividade de investigação e desenvolvimento da empresa na área da memória flash.