Kioxia Corporation anunció hoy el desarrollo de “Twin BiCS FLASH”, la primera[1] estructura celular de memoria flash semicircular tridimensional (3D) de puerta dividida que utiliza células de puerta flotante (Floating Gate, FG) semicirculares especialmente diseñadas. Twin BiCS FLASH logra una pendiente de programa superior y una mayor ventana de programa/borrado con un tamaño de célula mucho menor en comparación con las células circulares de colector de carga (Charge Trap, CT) convencionales. Estos atributos hacen que este nuevo diseño celular sea un candidato prometedor para superar cuatro bits por célula (QLC) para una densidad de memoria significativamente mayor y menos capas de apilamiento. Esta tecnología fue anunciada en la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos (International Electron Devices Meeting, IEDM) del Instituto de Ingenieros de Electricidad y Electrónica (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) celebrada en San Francisco, California, el 11 de diciembre.
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Fabricated semicircular FG cells (a) Cross-sectional view (b) Plane view (Graphic: Business Wire)
La tecnología de memoria flash 3D alcanza una alta densidad de bits con un bajo costo por bit al aumentar el número de capas de células apiladas, así como también al implementar la deposición de apilamiento multicapa y el grabado de alta relación de aspecto. En años recientes, cuando el número de capas de células es mayor a 100, la gestión de las compensaciones entre el control del perfil de grabado, la uniformidad de tamaño y la productividad se vuelve cada vez más desafiante. Para superar este problema, Kioxia desarrolló un nuevo diseño celular semicircular que divide al electrodo de puerta en la célula circular convencional para reducir el tamaño de la célula en comparación con la célula circular convencional, permitiendo una memoria de mayor densidad en un menor número de capas celulares.
La puerta de control circular ofrece una ventana de programa más grande con problemas de saturación relajados en comparación con una puerta plana debido al efecto de curvatura, donde la inyección de portador a través del dieléctrico del túnel se mejora mientras se reduce la fuga de electrones al dieléctrico de bloque (BLK). En este diseño de célula de puerta dividida, la puerta de control circular se divide simétricamente en dos puertas semicirculares para aprovechar la fuerte mejora en la dinámica del programa/borrado. Como se muestra en la Fig. 1, la capa de almacenamiento conductivo es empleada para lograr eficiencia de captura de carga alta junto con los dieléctricos BLK de alto k, logrando una alta relación de acoplamiento para ganar ventana del programa, así como una fuga de electrones reducida de la FG, aliviando de esta manera el problema de saturación. Las características experimentales de programa/borrado en la Fig. 2 revelan que las células de FG semicirculares con BLK de alta k muestran ganancias significativas en la pendiente del programa y en la ventana de programa/borrado sobre las células de CT circulares de mayor tamaño. Se espera que las células FG semicirculares, que tienen características superiores de programa/borrado, logren distribuciones de QLC Vt comparativamente estrechas a un tamaño de célula pequeño. Además, la integración del canal Si de bajo colector hace posible más de cuatro bits/célula, por ejemplo, una célula de nivel Penta (Penta-Level Cell, PLC) como se muestra en la Fig. 3. Estos resultados confirman que las células de FG semicirculares son una opción viable para buscar una mayor densidad de bits.
A futuro, los esfuerzos de investigación y desarrollo de Kioxia dirigidos a la innovación en las memorias flash incluirán el desarrollo continuo de Twin BiCS FLASH y la búsqueda de sus aplicaciones prácticas. En el IEDM 2019, Kioxia también anunció otros seis documentos que destacan las intensas actividades de I+D de la empresa en el área de la memoria flash.
[1] Fuente: Kioxia Corporation, al 12 de diciembre de 2019.
Acerca de Kioxia
Kioxia es un íder mundial en soluciones de memoria, se dedica al desarrollo, producción y venta de memorias flash y de unidades de estado sólido (solid state drives, SSD). En abril de 2017, su predecesora, Toshiba Memory, se escindió de Toshiba Corporation, la empresa que inventó la memoria flash NAND en 1987. Kioxia está comprometida con mejorar el mundo con memoria ofreciendo productos, servicios y sistemas que crean opciones para los clientes y un valor basado en la memoria para la sociedad. La innovadora tecnología de memoria flash 3D de Kioxia, BiCS FLASH™, está dando forma al futuro del almacenamiento en aplicaciones de alta densidad, incluidos los teléfonos inteligentes, computadoras personales y unidades SSD de avanzada, la industria automotriz y los centros de datos.
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