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.

一种高速高集成度MaskROM的设计与研究

MaskROM在MCU设计应用中扮演着重要角色,而高速、高集成度是未来发展趋势。设计了一种混合结构MaskROM,兼有NAND的高集成度以及NOR的快速读出优点。子模块中串联的管子越多,集成度越高,但速度会降低。通过对行译码进行小的子模块划分,阵列被划分为多个子模块并联。选择每个子模块为5个MOS管串联,这样既能提高集成度又能保持快速读出的特点。在选中的子模块中,被进一步选中的WL(Word Line)为低,其他WL为高,串联的bit被导通的MOS管短路掉4行,WL为低的那一行MOS管关闭,从而其MOS管两端有没有被金属短接决定了cell是否产生电流。行译码的方式可以很容易地通过数学公式进行归纳和理解。SA采用伪差分方式,通过预设offset方式实现cell的快速读出。基于0.18μm 2P5M EEPROM工艺设计实现了一款32 K×34bit的MaskROM,芯片测试结果表明,在典型条件下其读出速度能达到170 MHz。

减轻读干扰的垃圾回收算法

NAND闪存凭借许多特点让其在各种应用场景中得到广泛的应用,例如手机、平板电脑等,但是闪存也有两个受关注的特性:使用寿命和数据的可靠性。在闪存的使用过程中,读干扰对数据准确性的影响会随着时间的增长变大,因此,通过对读干扰造成的影响进行研究,提出了一种减轻读干扰的垃圾回收算法FRT-GC,该算法通过对每个闪存块的使用次数和使用频率进行统计计算,在合适的时机启动垃圾回收,最大限度地减轻读干扰造成的影响。实验验证该算法在减轻读干扰方面有很好的效果。

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%.

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。

增长、PCIe 5.0、QLC、61.44 TB--四大关键词解读2023企业级存储亮点

增长,尽管2023年NAND闪存的价格在年中曾出现大幅下跌,但对存储厂商来说并不意味着一定是糟糕的一年。尤其是企业级SSD领域,从2023年下半年开始,得益于大量服务器订单的涌入,反而导致企业级SSD供应吃紧,价格上涨、企业级SSD营收明显增长。

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。

一种具有断电续写功能的存储器系统设计

针对弹舰载存储器在复杂环境下可能出现偶然掉电的问题,提出了一种具有断电续写功能的存储器解决方案,避免存储器在弹箭上偶发性掉电恢复之后上次存储的数据被新的数据覆盖。在边擦边写基础上实现了断电续写技术,且为了满足数据写入速率使用交叉双平面编程。通过地面测试台模拟弹上系统发送数据,大量测试结果表明,该设计实现了断电续写的功能,可以实现对数据的稳定存储,且验证了系统的可靠性。

基于FPGA的大容量瞬态信号存储测试系统

针对触发式瞬态信号存储测试系统的不足,基于FPGA设计了连续采集模式的大容量瞬态信号存储测试系统,由FPGA控制高速AD转换芯片对12路冲击加速度信号进行连续同步采集,最高采样频率为100kHz,并实时将采集到的数据连续存储到大容量FLASH;系统内部集成网络接口芯片,上位机可以通过RJ45接口快速读取测试系统中存储的数据;测试系统在水平碰撞试验中进行了应用,通过试验验证了系统的有效性。

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。

机载高速数据回传系统设计

在航天飞行器交会仿真飞行试验中,不仅需要获取飞行数据,还要考虑产品回收后数据回传的实时性和可靠性。针对现有大容量数据回传系统速度慢、耗时长的问题,文中提出一种基于带宽高、容量大的FLASH阵列和支持USB 3.0接口的高速数据回传系统。该系统的硬件设计使用FT600芯片作为USB 3.0接口电路的控制芯片,采用流水线技术和并行总线工作方式的NAND FLASH阵列作为大容量存储器。软件设计中使用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控,控制FT600芯片高速读取FLASH阵列中的大容量数据,完成系统与上位机之间进行的数据交互。测试结果表明,FLASH阵列的数据读取速度达到225 MB/s,USB 3.0接口数据回传的平均速率达到187 MB/s,可以保证数据的快速传输和可靠性,能够有效地解决大容量数据高速回传问题。

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。

微小卫星固存控制系统设计与实现

针对微小卫星对在轨数据采集、存储、下传等功能灵活性的迫切需求,掌握星上单机在不可监测弧段的状态数据信息,提出了一种基于FPGA的星载固态存储器控制系统。基于Verilog HDL语言通过自顶向下的RTL级设计,实现将全轨道遥测及GPS数据的实时存储,并能通过上注指令对NAND Flash中特定地址段数据进行下传,从而在地面进行多角度的分析及挖掘。经多发卫星型号在轨验证,已经实现批产,该固存控制系统能够连续存储48.8天延时遥测和45.2天GPS数据,在满足数据吞吐率的基础上,误码率低至8.16×10-9,通过增加仲裁、状态超时、坏块管理和三模等功能,使其具有超高的鲁棒性、稳定性、抗单粒子特性,该系统完全满足新一代微小卫星对固存灵巧搭载的应用要求。

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FPGA的管道缺陷检测系统设计

针对长输管道在长时间使用过程中为保证安全,需定期进行管道检测的问题,该文设计了一种基于FPGA的管道缺陷检测系统,该系统通过对多路漏磁传感器的信号经过放大、滤波后采集并经过FPGA控制数据存储到Nand Flash中,完成管道内缺陷信息采集与存储。当完成检测后通过上位机读取检测的数据并进行分析处理,判断管道是否存在缺陷以及缺陷的位置。经实验测试表明,该系统能够准确地定位管道缺陷的位置,位置误差在0.1 m之内,且系统可靠性高、体积小,具有一定的工程应用价值。

BCH码在物联网存储系统中的应用研究

随着物联网设备对存储容量的需求不断扩大,Nand Flash作为主流的存储设备在物联网系统中应用非常广泛,为了保证数据的准确性,选择一种性能良好的纠错算法至关重要。目前最为常用的是BCH码,由于嵌入式存储系统MCU没有能够实现BCH编解码的硬件控制器,需要用软件来实现,文章通过对BCH码算法和NandFlash物理特性的研究,为物联网应用场景提供一种软件编/译码方案,从而提高物联网系统存储数据的完整性和可靠性。

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。

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。