三維存儲芯片技術 3D Flash Memories

3D是一種全新的技術，不僅是因為它的多層結構，還因為它是一種基於新型NAND的存儲單元。在第1章介紹3D FLASH的市場趨勢後，本書的2~8章介紹3D FlASH的工作原理、新技術以及應用架構，包括電荷俘獲和浮柵技術（包括可靠性和可縮小性這兩種性質在兩種技術之間的對比，以及大量不同的材料和垂直架構）、3D堆疊NAND、BiCS和P-BICS、3D浮柵技術、3D VG NAND3D先進架構和RRAM交叉點陣列等。第9~12章探討了3D FLASH的系統級先進技術，包括多級存儲和芯片堆疊等封裝技術創新；基於低密度奇偶校驗碼的最新商業解決方案的演化進程；TLC/QLC與若乾3D層的組合需要的非對稱代數碼和非二進制LDPC碼等校正技術；以及從系統的角度看3D Flash的含義。

 

 

目錄

第1章NAND存儲器的生態

 

1．1存儲器行業變遷

 

1．1．1NAND及存儲器供應商的整合

 

1．1．2NAND技術發展

 

1．1．3NAND應用模式的變化

 

1．2固體硬盤

 

1．2．1企業級SSD

 

1．2．2BuildYourOwn和客制化SSD

 

1．2．3SSD控制器的經濟效應

 

1．2．4消費級SSD 

 

1．3NAND技術演進： 3D NAND

 

1．3．13D NAND技術

 

1．3．23D NAND產品以TLC為主導

 

1．3．3浮柵技術VS電荷俘獲技術

 

1．3．4封裝創新： TSV NAND

 

1．4新存儲器技術

 

1．5未來5年我們期待什麽

 

第2章3D NAND Flash的可靠性

 

2．1引言

 

2．2NAND Flash可靠性

 

2．2．1耐擦寫特性

 

2．2．2數據保持特性

 

2．2．3不穩定的存儲位和過度寫入

 

2．3與架構相關的可靠性問題

 

2．42D電荷俘獲器件:基礎知識

 

2．52D電荷俘獲器件:可靠性問題

 

2．5．1耐擦寫特性退化

 

2．5．2數據保持特性

 

2．5．3檢測時的閾值電壓變化

 

2．6從2D到3D的電荷俘獲NAND

 

2．73D電荷俘獲器件:可靠性問題

 

2．7．1頂部和底部氧化層的垂直電荷損失

 

2．7．2間隔處的橫向遷移

 

2．7．3閾值電壓瞬態偏移

 

2．7．4寫入和通道串擾

 

2．7．5垂直通道設計的局限性

 

2．83D電荷俘獲器件與最先進的2D浮柵器件的對比

 

2．93D浮柵NAND

 

2．9．1DCSF串擾和保持特性結果

 

2．9．2SSCG串擾結果

 

2．9．3SSCG性能和可靠性優勢

 

2．103D電荷俘獲器件和3D浮柵器件比較

 

參考文獻

 

 

 

 

 

第3章3D堆疊NAND Flash

 

3．1引言

 

3．2浮柵單元

 

3．3NAND基本操作

 

3．3．1讀取

 

3．3．2寫入

 

3．3．3擦除

 

3．43D堆疊結構

 

3．53D堆疊層的偏壓

 

參考文獻

 

第4章3D電荷俘獲型NAND Flash

 

4．1簡介

 

4．2BiCS結構

 

4．3PBiCS結構

 

4．4VRAT結構和ZVRAT結構

 

4．5VSAT結構和AVSAT結構

 

4．6TCAT結構

 

4．7VNAND結構

 

參考文獻

 

第5章浮柵型3D NAND Flash

 

5．1簡介

 

5．2傳統浮柵型Flash

 

5．3ESCG結構Flash器件

 

5．4DCSF結構Flash器件

 

5．5SSCG結構Flash器件

 

5．6SCP Flash結構

 

5．7水平溝道Flash結構

 

5．8工業界3D浮柵型NAND Flash結構

 

參考文獻

 

第6章垂直溝道型3D NAND Flash的最新結構

 

6．1簡介

 

6．2傳統柱(孔)形結構

 

6．3交錯柱(孔)形陣列

 

6．4交錯柱形的PBiCS

 

6．5單片奇偶行存儲器串

 

6．6交錯位線互連

 

6．7總結

 

參考文獻

 

第7章垂直柵極型3D NAND Flash的最新結構

 

7．1簡介

 

7．23D NAND結構

 

7．3VG型3D NAND架構

 

7．4VG型3D NAND的主要架構註意事項

 

7．5VG類型3 D NAND陣列操作

 

7．5．1讀操作

 

7．5．2編程操作

 

7．5．3擦除操作

 

7．6VG型3D NAND Flash中串擾問題

 

7．7總結

 

第8章RRAM交叉陣列

 

8．1RRAM簡介

 

8．1．1歷史與發展

 

8．1．2RRAM的結構和機理

 

8．23D RRAM

 

8．2．13D架構

 

8．2．2交叉陣列RRAM中的泄漏通路問題

 

8．2．3選擇器件

 

8．2．4自整流RRAM

 

8．2．5互補RRAM

 

8．33D RRAM陣列分析

 

8．43D RRAM的進展

 

8．4．1Intel和Micron公司的3D XPoint存儲器

 

8．4．2Sandisk和Toshiba公司的32Gb 3D 交叉陣列RRAM

 

8．4．3Crossbar公司的3D RRAM

 

8．4．4其餘進展

 

8．53D RRAM的挑戰和前景

 

第9章NAND Flash的3D多芯片集成與封裝技術

 

9．13D多芯片集成

 

9．2納米器件製造中的挑戰

 

9．3片上互連的挑戰

 

9．4通過SiP實現異質集成

 

9．5減小尺寸與成本的解決方案

 

9．63D多芯片SiP技術解決方案

 

9．6．1多芯片SiP的2D、3D空間配置與衍生

 

9．6．2多芯片SiP集成工藝： 裸片到裸片，晶圓到晶圓與裸片到晶圓

 

9．6．33D多芯片SiP的挑戰

 

9．7NAND裸片堆疊

 

9．8硅通孔NAND

 

第10章用於NAND Flash存儲器的BCH和LDPC糾錯碼

 

10．1介紹

 

10．2BCH碼

 

10．2．1BCH編碼

 

10．2．2BCH解碼

 

10．2．3多通道BCH

 

10．2．4多種碼率BCH

 

10．2．5BCH檢測性能

 

10．3低密度奇偶檢查碼

 

10．3．1LDPC碼和NAND Flash存儲器

 

10．3．2LDPC碼的編碼

 

10．3．3LDPC碼解碼

 

10．3．4應用於NAND Flash存儲器的QCLDPC

 

第11章用於現代NVM的基於代數和圖論的高級ECC方案

 

11．1不對稱代數ECC

 

11．1．1分級位糾錯碼（GradedBitError Correcting Codes）

 

11．1．2動態閾值

 

11．2非二進制LDPC碼

 

11．2．1二進制陷阱/吸收集

 

11．2．2非二元吸收組

 

11．2．3性能分析及其含義(implications)

 

11．3總結

 

第12章3D NAND Flash設計的系統級思考

 

12．1引言

 

12．2固態硬盤的背景知識

 

12．3SSD性能提升技術

 

12．3．1存儲引擎協助的SSD

 

12．3．2邏輯塊地址scrambled SSD

 

12．3．3MSCM/3D NAND混合的SSD

 

12．3．4All SSCM SSD

 

12．4總結與結論