На саммите IEDM 2019 компания Kioxia (ранее Toshiba Memory) представила новый дизайн ячейки флеш-памяти, который обещает существенно повысить плотность записи даже без увеличения числа слоёв в стеке 3D NAND. Это ведь тоже проблема ― увеличивать число слоёв свыше 100 штук. Приходится либо долго протравливать сквозные отверстия через толщу кристалла, либо спаивать вместе два кристалла с меньшим числом слоёв, что тоже технологически сложно. Поэтому любая технология, которая позволит увеличить плотность записи без наращивания числа уровней в 3D NAND ― это благо.
Новой ячейкой памяти Kioxia стала разработка под торговой маркой Twin BiCS Flash. Недорогие по стоимости ячейки-близняшки. Формально технология представлена ещё в августе на ежегодном форуме Flash Memory Summit. Если копнуть ещё глубже, то это — развитие технологии тайваньской компании Macronix, за нарушение патентов которых Toshiba (ныне Kioxia) выплатила штраф. Если поскрести ещё немного, то под надписью «сделано на Тайване» можно обнаружить слова «разработано в Германии», ибо истоки технологии лежат в разработках компании Qimonda (Infineon). Впрочем, технология жива, и это главное.
Итак, ячейка Twin BiCS Flash получается в том случае, если кольцевой затвор с ловушкой заряда разделить на две изолированные области и так в каждом слое 3D NAND. Кроме разделения одной круглой ячейки на две с полукруглыми затворами компания предлагает заменить затвор с ловушкой заряда на плавающий затвор. По словам разработчиков, плавающий затвор в сочетании с подзатворным диэлектриком high-k (с высоким значением диэлектрической константы) снизит утечки в нижние слои и позволит лучше держать заряд в ячейке. Кроме того, за счёт кривизны затвора в ячейке будет накапливаться больше заряда, чем в случае плоского затвора.
Сочетание двух возможностей ― уменьшение физического размера ячейки за счёт раздела на две области и полукруглая форма затвора с возможностью удерживать больший заряд ― это путь к существенному увеличению плотности записи в каждом слое памяти 3D NAND. Больший заряд в ячейке означает, что число уровней записи в ней можно увеличить и, скажем, в обозримом будущем начать выпуск 3D NAND с записью пяти бит в ячейку. Но всё это пока находится в стадии разработки. О коммерческих продуктах речь пока ещё не идёт.
