Rozpoczęcie masowej produkcji pierwszej w branży trójwymiarowej pamięci flash typu Vertical NAND (3D V-NAND), to przełom w pokonywaniu granic miniaturyzacji pamięci NAND i zapowiedź nowej ery pamięci 3D. Oferująca lepsze własności i korzystniejsze wymiary nowa pamięć 3D V-NAND znajdzie zastosowanie w wielu produktach z kategorii elektroniki użytkowej i biurowej, m.in. we wbudowanych pamięciach NAND oraz w nośnikach SSD.
Pojedyncze chipy Samsung V-NAND zapewniają pojemność 128 gigabitów (Gb). Wykorzystano w nich opracowaną przez koreańską firmę pionową strukturę komórek pamięci w oparciu o technologię 3D Charge Trap Flash (CTF) oraz technologię procesu pionowego wiązania, umożliwiającą łączenie trójwymiarowych układów komórek. Dzięki zastosowaniu obu tych technologii pamięć 3D V-NAND umożliwia ponad dwukrotną miniaturyzację w porównaniu z płaską pamięcią flash klasy 20 nm*.
Nowa technologia 3D V-NAND flash jest owocem wieloletnich wysiłków naszych pracowników, którzy starali się przełamać konwencjonalny tok rozumowania, poszukując bardziej innowacyjnych sposobów na przezwyciężanie ograniczeń w projektowaniu pamięci półprzewodnikowych – powiedział Krzysztof Tarczyński, Unit Product Marketing Manager w firmie Samsung. Po rozpoczęciu pierwszej na świecie masowej produkcji pamięci 3D Vertical NAND będziemy wprowadzać na rynek produkty typu 3D V-NAND o lepszych własnościach i większej pojemności, co przyczyni się do dalszego rozwoju światowej branży produkcji pamięci.
Od ponad 40 lat typowe pamięci flash wykorzystują płaskie struktury z izolowanymi (tzw. swobodnymi) bramkami (floating gates). Odkąd nowe technologie produkcji pozwoliły osiągnąć klasę 10 nm*, a nawet ją przekroczyć, pojawiły się problemy związane z granicami miniaturyzacji, przekroczenie których powoduje występowanie interferencji między komórkami pamięci mogące obniżać niezawodność produktów typu NAND flash. Takie ograniczenia dodatkowo wydłużają czas i zwiększają koszty prac badawczo-rozwojowych.
Nowa technologia Samsung V-NAND pokonuje technologiczne wyzwania, wkraczając na nowy poziom innowacji w zakresie projektowania obwodów, struktur oraz procesów produkcyjnych umożliwiających efektywne pionowe układanie płaskich warstw komórek w nowe, trójwymiarowe konstrukcje. W tym celu Samsung zmodernizował architekturę CTF, opracowaną po raz pierwszy w 2006 roku. W ramach architektury NAND flash bazującej na modelu CTF, ładunek elektryczny zostaje tymczasowo uwięziony w komorze otoczonej nieprzewodzącą powierzchnią z azotku krzemu (SiN), zamiast korzystać ze swobodnej bramki zapobiegającej interferencjom pomiędzy sąsiadującymi komórkami pamięci.
Poprzez wzbogacenie warstwy CTF o trzeci wymiar udało się znacznie poprawić niezawodność i szybkość pamięci NAND. Nowa pamięć 3D V-NAND charakteryzuje się nie tylko większą niezawodnością (od 2 do 10 razy), lecz także dwukrotnie wyższą prędkością zapisu w porównaniu z konwencjonalnymi pamięciami NAND flash w technologii 10 nm ze swobodnymi bramkami.
Ponadto, jednym z najistotniejszych technologicznych osiągnięć związanych z nową pamięcią Samsung V-NAND jest autorska technologia procesu łączenia, umożliwiająca ułożenie w pionie do 24 warstw komórek pamięci dzięki specjalnej technologii trawienia, łączącej warstwy poprzez ich perforację – od warstwy najwyższej aż do podstawy. Dzięki nowej, pionowej strukturze Samsung może projektować produkty z pamięciami NAND flash o większej pojemności, powiększając trójwymiarowe warstwy komórek bez konieczności dalszej miniaturyzacji na płaszczyźnie, co obecnie stało się niezwykle trudne do osiągnięcia.
Po prawie 10 latach badań nad 3D Vertical NAND, firma Samsung posiada na całym świecie ponad 300 zgłoszeń patentowych w zakresie pamięci 3D. Pierwsza na rynku w pełni funkcjonalna pamięć 3D Vertical NAND zwiększa konkurencyjność firmy Samsung w branży produkcji pamięci, a także stanowi podstawę do tworzenia bardziej zawansowanych produktów, np. pamięci NAND flash 1Tb, jednocześnie zwiększając tempo rozwoju całej branży.
Jak wynika z analiz IHS iSuppli, światowy rynek pamięci NAND flash osiągnie do końca 2016 roku pułap dochodów w wysokości ok. 30,8 miliarda USD (w 2013 roku około 23,6 mld USD), co oznacza 11-procentowy roczny wskaźnik wzrostu (CAGR), najwyższy w całym sektorze produkcji pamięci.
* Technologia klasy 10 nm oznacza technologię procesu w zakresie 10-20 nm, natomiast technologia klasy 20 nm odnosi się do technologii procesu w zakresie 20-30 nm.