通过PO-KELM的3D NAND FLASH寿命预测方法研究

随着半导体行业的快速发展,以及各种芯片国产化的趋势越来越明显,3D NAND FLASH作为当前存储器件的重要代表,其寿命预测对于保障系统可靠性至关重要。因此,通过硬件搭建现场可编程门阵列采集平台,对3D NAND FLASH进行特性分析,在不同擦除/写入次数下模拟FLASH可能发生的不同误码情况,分析耐久性、数据保持特性以及读、写干扰特性的变化趋势。同时提出鹦鹉优化器改进的核极限机器学习机,由于核极限学习机参数寻优困难,鹦鹉优化器通过搜索位置提高参数寻优速度和准确度。采用将已使用的循环次数作为输出结果对FLASH进行寿命预测。实验结果表明,相比其他机器学习,采用鹦鹉优化的核极限学习机预测模型精度可以达到98.5%,在提升训练速度和准确度中具有重要的现实意义。

3D NAND闪存中氟攻击问题引起的字线漏电的改进

随着3D NAND闪存向更高层数堆叠,后栅工艺下,金属钨(W)栅字线(WL)层填充工艺面临的挑战进一步增大.由于填充路径增长,钨栅在沉积过程中易产生空洞,造成含氟(F)副产物的聚集,引起氟攻击问题.具体表现为,在后续高温制程的激发下,含氟副产物向周围结构扩散,侵蚀其周边氧化物层,导致字线漏电,影响器件的良率及可靠性.本文首先分析了在3D NAND闪存中氟攻击的微观原理,并提出了通过低压退火改善氟攻击问题的方法.接下来对平面薄膜叠层与三维填充结构进行常压与低压下的退火实验,并使用多种方法对残留氟元素的浓度与分布进行表征.实验结果表明,适当条件下的低压退火,使得钨栅中的残余氟有效地被排出,可以有效降低字线的漏电指数,提高3D NAND闪存的质量.

基于自适应块分配策略的NAND闪存垃圾回收算法

在NAND闪存垃圾回收算法中,冷热分离可以提高垃圾回收效率。但是,现有算法将数据分为固定数量的类,没有考虑数据写入过程中热度的聚类变化。为了解决这一问题,对基于自适应块分配策略的垃圾回收算法进行研究。通过监督受害块的有效页比例和分配块的写入频率来调节块分配池大小,避免数据热度分类不准确带来的块闲置问题,实现更高效的冷热分离。实验结果表明,该算法在降低垃圾回收开销以及提高磨损均衡程度上均有所提升。

3D NAND闪存中TiN与氧化表面F吸附作用的第一性原理研究

随着3D NAND技术的发展,存储阵列工艺的堆叠层数越来越高,后栅工艺中金属钨(W)栅字线(WL)层填充的工艺也面临越来越严峻的挑战.钨栅沉积工艺中的主要挑战在于氟攻击问题,钨栅填充时产生的空洞导致了含氟(F)副产物的积聚,并在后续高温制程的激发下,扩散侵蚀其周边氧化物层,致使字线漏电,严重影响器件的良率及可靠性.为改善氟攻击问题,通常在钨栅沉积之前再沉积一层薄的氮化钛作为阻挡层.然而在对栅极叠层组分分析中发现,F元素聚集在TiN薄膜表面,并且难以通过退火排出.本文采用第一性原理计算,研究了TiN薄膜表面吸附含F物种的情况,提出TiN的表面氧化能加剧对含F物种的吸附作用,仿真结果指导了栅极工艺过程的优化方向.基于第一性原理计算结果,提出氨气吹扫表面处理方法,有效改善了3D NAND中的氟攻击问题,将字线漏电率降低25%,晶圆翘曲度降低43%.

基于USB 3.0的NAND FLASH数据存储设计

由于目前采用的串口和USB 2.0检测坏块、实现数据读取的方法存在数据读取慢以及数据稳定性低的问题,而在高速大容量存储装置设计中,存储器通常采用NAND FLASH,故提出一种基于USB 3.0总线的NAND FLASH数据存储设计。采用FPGA作为逻辑主控单元,选用USB 3.0芯片CYUSB3014作为FPGA与上位机的通信桥梁,并在FPGA软件上设计ECC数据校验纠错以及NAND FLASH的坏块管理。用户可通过上位机实现数据读取、擦除以及分析。实验结果表明,所设计系统可通过USB 3.0接口将NAND FLASH中存储的数据传输到上位机,传输速度实际可达39 MB/s。

三星NAND材料价值链生变 将引入钼元素

三星正在其第9代V-NAND的金属化工艺过程中应用钼(Mo)。消息人士称,三星已从泛林集团引进5台钼沉积机用于该工艺,并且计划2025年再引进20台此类设备。与六氟化钨(WF_(6))不同的是,钼前驱体是固体,需要使用这些设备将其加热到600℃,以转化为气体。在三星的第9代V-NAND生产中,一种应用使用钨,另一种应用使用钼。

基于P-BiCS架构的hynix 3D Nand Flash产品结构分析

阐述随着电子产品及大数据信息存储应用需求增加,3D Nand Flash产品市场持续增长。介绍一种主流的3D Nand Flash技术架构,并分析应用P-BiCS架构的hynix 3D Nand Flash产品的结构及成分。

3DNAND存储芯片高深宽比刻蚀工艺对惰性气体需求研究

随着当代信息技术的快速发展,5G通讯、大数据和数字化办公等诸多领域的崛起正改变着我们工作和生活的方方面面,数据与存储之间密切的关系促进了对大容量存储器的需求。基于3D NAND闪存的新型存储设备以成本低、存储密度大的优势迅速占领了存储市场。本文以3D NAND代表技术之一X-tacking技术为研究对象,基于通用工艺流程方法对3D NAND器件的工艺制程、高深宽比刻蚀工艺的原理及特点进行分析,并对高深宽比刻蚀工艺中不同堆叠层数与大质量惰性气体氙气(Xe)需求量之间的关系进行了研究,为集成电路产线设计和工程建设提供参考依据。

基于FPGA的NAND Flash的分区续存的功能设计实现

传统的控制器只能从NAND Flash存储器的起始位置开始存储数据,会覆盖上次存储的数据,无法进行数据的连续存储。针对该问题,本文设计了一种基于FPGA的简单方便的NAND Flash分区管理的方法。该方法在NAND Flash上开辟专用的存储空间,记录最新分区信息,将剩余的NAND Flash空间划成多个分区。本文给出了分区工作机理以及分区控制的状态机图,并进行了验证。

重离子辐照引发的25 nm NAND Flash存储器数据位翻转

为研究不同注量下浮栅存储单元位翻转特点及其翻转截面变化,以及重离子入射导致的多单元翻转,以两款25 nm NAND Flash存储器为载体开展了重离子实验研究。实验结果表明,单个重离子在击中存储单元灵敏体积的情况下足以引起位翻转,位翻转比率随着注量累积基本呈线性变化。由于处于编程状态阈值电压分布低压区的存储单元倾向于在相邻或靠近的地址上集中分布,随着注量累积,这类存储单元数量迅速减少,而其他大量存储单元的翻转数增长率变化不明显,因此位翻转截面随注量累积呈下降趋势。重离子导致两款器件出现多单元翻转,多单元翻转呈现单列、双列以及列间隔等结构。利用离子电离径迹模型估算得到离子电离有效径迹半径,可以判定多单元翻转是由于一个离子的电离有效径迹覆盖了多个存储单元。

基于内建自测试电路的NAND Flash测试方法

随着NAND Flash在存储器市场中的占比与日俱增,对NAND Flash的测试需求也越来越大。针对NAND Flash存储器中存在的故障类型进行讨论,并对现有测试算法进行分析,为提高故障覆盖率以及降低测试时间,对现有的March-like测试算法做出改进,改进算法比March-like算法的故障覆盖率提高了16.7%,测试时间减少了30%。完成存储器内建自测试(MBIST)电路设计,设计了FPGA最小系统板并进行板级验证,结果验证了MBIST电路以及改进的测试算法的可行性。

适用于FPGA与Nand flash阵列星载固态存储器的坏块管理方法

随着遥感、雷达、通信技术的快速发展,卫星有效载荷速率爆发式增长,星载固态存储器需要存储的数据量越来越大,存储速率越来越高,存储读写次数越来越多。作为当前星载固存的主流产品,基于FPGA和Nand flash的星载固态存储器所需的Nand flash数量越来越多,单片容量越来越大。受限于Nand flash的工艺特性,基于FPGA和Nand flash的固态存储器在其生命周期内会产生更多的坏块,从而影响记录载荷数据的正确性。针对星载固态存储器使用过程中产生再生坏块问题,提出了一种基于实时坏块检测、标注和坏块数据自主搬移、坏块自主回收的固态存储器坏块管理方案,有效地消除了再生坏块对载荷数据正确性的影响,降低了再生超级坏块数据的错误扩散和重复错误概率。方案已经过测试验证并已具有多个型号飞行经历,是一种简单、高效、可靠的星载固态存储器坏块管理方法。

基于地址映射的NAND Flash控制器设计

针对嵌入式数据采集系统对NAND Flash进行读写控制时出现的坏块问题和磨损失衡问题,对数据采集系统的工作特点进行分析,借鉴闪存转换层的思想,提出了一种基于地址映射的NAND Flash控制方法,通过建立、维护、查询NAND Flash存储块逻辑地址与物理地址之间的映射关系表,实现NAND Flash的坏块管理和磨损均衡功能,同时介绍了使用地址映射方法的NAND Flash控制器设计过程;仿真测试和实际应用结果表明,基于地址映射方法设计的NAND Flash控制器能够识别、管理出厂坏块和突发坏块,均衡存储块的磨损,提高嵌入式数据采集系统的可靠性;该方法实现过程简单,无需移植文件系统,硬件资源要求低,为嵌入式数据采集系统中NAND Flash的读写控制提供了新的思路。

基于ATE的Nand Flash功能测试优化方法

针对利用自动测试设备测试Nand Flash电路的功能时,遇到坏块就会判定Nand Flash功能失效的问题,对Nand Flash功能测试优化方法进行了研究,使用自动测试设备(ATE)测试系统的紧凑型故障存储器(CFM)的功能,通过纠错码(ECC)将测试结果实时捕获到CFM中,测试程序从CFM中即可读取测试通过或者失败的判断,从而可以更加清晰地判别电路存储单元的性能,解决了在测试Nand Flash电路过程中遇到坏块就判定其功能失效的问题。

复旦微电推出NAND Flash及EEPROM存储器新品

上海复旦微电子集团股份有限公司推出FM25/FM29系列SLC NAND,FM24N/FM24LN/FM25N高可靠、超宽压系列EEPROM,以及符合AEC-Q100的车规FM24C/FM25系列EEPROM等非挥发存储新产品。FM25/FM29系列产品基于28 nm先进NAND flash工艺,满足6万次擦写次数和数据保存10年的高可靠性要求,应用于工规、5G通信、车载等相关领域。

3D NAND flash存储器总剂量效应研究

针对大容量NAND flash在空间环境应用时容易由总剂量诱发故障的问题,设计相关实验对3D NAND flash存储器样片进行辐照测试,研究其总剂量效应的发生规律。采用钴60γ射线源作为辐照源,以10 krad(Si)~80 krad(Si)条件进行辐照实验,找到3D NAND flash存储器的编程功能以及擦除功能开始出现故障时对应的总剂量程度,以及读取功能仍然正常的总剂量条件。研究重点关注位于上下边缘的层对总剂量的敏感度,以及由其导致的不同层之间的错误比特数“U”型曲线。围绕试验结果,对不同的辐照场景下主控芯片的设计及应用情况做了详细讨论。

更好的NAND管理模式 NVMe 2.0和ZNS技术概览

目前NAND已经成为市场主流,随着1TB、2TB等大容量SSD逐渐普及,人们对SSD以及NAND颗粒的管理和使用提出了更高的要求。现在产品上使用的NVMe 1.x版本存在哪些问题呢?即将到来的NVMe 2.0和ZNS技术又将如何改善?今天我们就针对这些问题进行解读。

一种Nand Flash错误数据冗余替换方法

为了解决现有NAND闪存(Nand-Flash)写操作冗余替换方法耗时较长的技术问题,本文提供了一种新型Nand-Flash错误数据冗余替换方法。引入先进先出(FIFO)结构并将FIFO分成两部分,一部分用来存储页面缓存区(page buffer)中要替换的字节的位置,另一部分存储读回的包含替换字节的数据,输出时通过硬件选出所有要替换的字节一次写入冗余区域,整个冗余替换过程耗时较短。

基于NAND Flash的海量存储器的设计

针对存储系统中对存储容量和存储带宽的要求不断提高,设计了一款高性能的超大容量数据存储器。该存储器采用NAND Flash作为存储介质,单板载有144片芯片,分为3组,每组48片,降低了单片的存储速度,实现了576 Gbyte的海量存储。设计采用FPGA进行多片NAND Flash芯片并行读写来提高读写带宽,使得大容量高带宽的存储器得以实现。针对NAND Flash存在坏块的缺点,提出了相应的管理方法,保证了数据的可靠性。

NAND flash图像记录系统坏块管理关键技术

提出了NAND flash型高速大容量图像记录系统的高效坏块管理方案。针对坏块表的快速检索和可靠存储问题,提出了基于位索引的坏块信息快速检索结构;为解决坏块快速匹配问题,提出了基于滑动窗口的无效块预匹配机制;对于突发坏块造成写入速度下降问题,提出了滞后回写机制。系统架构全部用硬件方式在FPGA中实现,实验结果表明:检索8个物理块坏块信息仅耗时2个时钟周期;预匹配和正确物理地址生成耗时都为0个时钟周期;突发坏块发生时系统写入速度不受影响,滞后写回在最差情况下耗时也仅22.280 36 ms;系统持续写入速度最大为848.65 MB/s,读取速度为1 265.5 MB/s,擦除速度为9 120.245 MB/s,系统存储容量为160 GB,坏块管理保留容量为8 GB,纠错能力为1 bit/512 B。