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基于电荷存储的3D NAND Flash.docx
资料介绍
基于电荷存储的3D NAND Flash
一、技术发展背景
自闪存技术诞生以来，平面NAND Flash凭借体积小、非易失性、低功耗等优势，成为消费电子、数据存储领域的核心存储介质。随着摩尔定律推进，平面NAND的存储密度不断提升，通过缩小制程节点从早期的几十纳米演进到1x nm节点，但当制程节点缩小到10nm以下时，平面NAND遇到了难以突破的物理瓶颈：一是浮栅之间的电荷串扰问题愈发严重，相邻存储单元的干扰导致数据 retention 能力下降，误码率大幅提升；二是缩小单元尺寸后，单个浮栅能够存储的电荷数量变少，对电荷波动的容忍度降低，可靠性大幅下降；三是制程微缩带来的制造成本飙升，光刻等工艺的难度指数级增长，继续走平面微缩路线的性价比不复存在。
为了突破平面NAND的存储密度瓶颈，业界将目光转向三维堆叠架构，也就是3D NAND Flash技术。而基于电荷存储的架构，是当前3D NAND最主流的技术路线，分为电荷陷阱型（Charge Trap Flash, CTF）和浮栅型（Floating Gate, FG）两大类，其中电荷陷阱架构凭借工艺兼容性、可靠性优势成为市场主流。
二、电荷存储的基本原理
（一）核心结构
基于电荷存储的3D NAND Flash核心原理是通过在存储单元的绝缘层中捕获并存储电荷，改变沟道的阈值电压，以此区分不同的数据状态（0和1，或多电平状态）。典型的垂直沟道电荷陷阱型3D NAND存储单元从内到外的结构依次为：硅沟道（阻挡空穴/电子）、隧穿氧化层（ONO结构的内层氧化层）、电荷捕获层（通常是氮化硅Si₃N₄）、阻挡氧化层（ONO结构的外层氧化层）、阻挡栅。浮栅型3D NAND的结构区别在于，电荷存储介质是导电多晶硅浮栅，而非绝缘的氮化硅电荷陷阱层。
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| 基于电荷存储的3D_NAND_Flash.docx | 17K |
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