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手機ROM即將翻倍 三星V-NAND技術詳解
來源: 日期:2013-11-2 20:36:24 人氣:標簽:
手機支持高清視頻硬解碼已經不是問題,但是手機的rom對于高清電影來說實在是太小了。的確,受限于閃存顆粒技術瓶頸以及手機本身的體積,手機閃存容量升級實在是太慢了。不過,三星日前宣布,他們已經量產一種叫“v-nand(vertical nand)”的閃存芯片,可以讓閃存芯片的容量倍增,手機rom達到256gb也不再是夢(傳說iphone5s就已經會有128gb版)。
v-nand背后的秘密
1、ctf架構,讓閃存芯片性能更高、壽命更長
目前閃存芯片采用的是已經有40多年歷史的浮柵極結構,其原理是將電荷儲存于浮柵極mosfet,通過存儲單元中導體的充放電來表示0和1。浮柵極就相當于一個導體,鄰間單元格的電荷極容易相互干擾。晶體管的瑕疵會導致柵極與溝道短路,這會消耗柵極中的電荷,也就是說每次寫入數據都要消耗一次柵極壽命,一旦柵極中的電荷沒了,cell單元就相當于“game over”了,不能再存儲數據。同時這種架構在今天看來有一個致命缺點:制程越先進,相鄰存儲單元格的電荷相互干擾也就越嚴重,壽命也更短。既然浮柵極架構存在這樣的缺點,更先進的ctf架構誕生了。
v-nand 大的改進就是棄用傳統的浮柵極mosfet設計,改用電荷捕獲閃存(charge trap flash,簡稱ctf)設計。ctf技術與傳統浮柵極技術的區別在于它使用一層約100埃(angstrom)的極薄氮化硅薄膜來儲存電子(而非超過1000埃的傳統浮動閘極儲存層),從兩層氧化層間的絕緣氮化硅層就可以捕獲電荷。在ctf架構中,數據被臨時存放在閃存非傳導層的一個由氮化硅組成的“單元格”中,實現了更高的穩定性和對儲存流更好的控制。怎么理解呢?簡單地說:既然浮柵極由于絕緣導致相鄰單元格容易互相干擾,那么就采用隔離措施——用絕緣的氮化硅薄膜充當電子的隔離層,將電子“關禁閉”而防止互相干擾,等需要讀取時再“解禁”。
這種隔離方法 大的優點是可以更大程度地降低存儲單元格間電荷干擾,從而大大提升芯片的寫入速度、增加芯片的p/e擦寫次數:目前的19/20nm工藝mlc閃存的擦寫次數普遍是3000次,三星的v-nand閃存可達35000次、足足提升了十倍,而寫入速度可以提高兩倍。
與使用傳統浮動柵結構的組件相比,ctf技術另一個優點就是結構更為簡單。ctf架構僅由控制柵組成, ctf控制柵的高度只有傳統浮柵極控制柵高度的1/5。這是什么一個概念呢?就是每個ctf cell單元的個頭比傳統的傳統浮柵極cell單元“矮”,可大大提升芯片的存儲密度。值得注意的是,為了 大限度地提高了存儲單元的密度,三星在v-nand中的 ctf結構從傳統的單層ctf結構改良升級為3d立體結構,長方形的控制柵被改為像水管一樣中空的圓柱體,因而可以 大化的利用空間——在容積有限的空間里,圓柱體占有的空間要少于長方立柱。
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