發(fā)布時間：2020-05-24 19:17

【摘要】：簡要介紹了三維存儲器出現(xiàn)的背景和幾種得到廣泛關注的三維存儲器;建立模型分析了位成本縮減(BiCS)、垂直堆疊存儲陣列(VSAT)和垂直柵型與非閃存陣列(VG-NAND)三種代表性的三維存儲器的存儲單元的形狀對其性能的影響,從理論分析的角度比較了三種存儲單元結構對其存儲性能的影響;采用Sentaurus軟件對三種存儲單元的性能進行仿真,從編程/擦除時間、存儲窗口和保持性能三個方面比較了三種存儲單元結構的存儲性能。理論分析結果和仿真結果都一致地表明BiCS結構的圓柱孔形存儲單元比其他兩種存儲單元更有優(yōu)勢。
【圖文】：

ｔａｕｒｕｓ軟件對三種存儲單元模型進行仿真。１３ＤＮＡＮＤ閃存簡介位成本縮減（ｂｉｔ－ｃｏｓｔｓｃａｌａｂｌｅ，ＢｉＣＳ）［３］技術是東芝公司于２００７年提出的，其在制造工藝上進行了巨大改進，克服了三維堆疊存儲器工藝復雜的缺點，采用工藝融合的方法在其層數(shù)增加的基礎上工藝步驟和復雜性基本不變，能夠保證存儲密度上升的同時位成本降低，這些都滿足了存儲器的發(fā)展要求，其結構如圖１所示。圖１中Ｆ為最小特征尺寸。緊接著相繼出現(xiàn)了對ＢｉＣＳ結構進行改進的圖１ＢｉＣＳ結構鳥瞰圖和存儲陣列示意圖［３］Ｆｉｇ．１Ｂｉｒｄｓ－ｅｙｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅＢｉＣＳｆｌａｓｈｍｅｍｏｒｙａｎｄｔｏｐｄｏｗｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅＢｉＣＳｆｌａｓｈｍｅｍｏｒｙａｒｒａｙ［３］溝道管連型ＢｉＣＳ（ｐｉｐｅ－ｓｈａｐｅｄＢｉＣＳ，Ｐ－ＢｉＣＳ）［４］和兆兆位存儲陣列（ｔｅｒａｂｉｔｃｅｌｌａｒｒａｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＣＡＴ）［５］，以上這些三維存儲器都采用了圓柱孔形存儲單元。垂直柵型與非閃存陣列（ｖｅｒｔｉｃａｌｇａｔｅＮＡＮＤ，ＶＧ－ＮＡＮＤ）［６］技術屬于垂直柵型三維存儲器，其特點為溝道電流的走向是水平的，柵垂直于底面，每個存儲單元的兩側都受到同一個柵的控制，所以其存儲單元是雙柵結構。ＶＧ－ＮＡＮＤ由于其位線（ＢＬ）是水平走向的，所以多層位線中選定某一層不易實現(xiàn)，根據選定方式的不同，目前的ＶＧ－ＮＡＮＤ可以分為四種［６－９］，圖２是多組頂端選擇管復合譯碼型ＶＧ－ＮＡＮＤ［６］，盡管結構上有些差異，但是ＶＧ－ＮＡＮＤ普遍

柵垂直于底面，每個存儲單元的兩側都受到同一個柵的控制，所以其存儲單元是雙柵結構。ＶＧ－ＮＡＮＤ由于其位線（ＢＬ）是水平走向的，，所以多層位線中選定某一層不易實現(xiàn)，根據選定方式的不同，目前的ＶＧ－ＮＡＮＤ可以分為四種［６－９］，圖２是多組頂端選擇管復合譯碼型ＶＧ－ＮＡＮＤ［６］，盡管結構上有些差異，但是ＶＧ－ＮＡＮＤ普遍采用的是雙柵結構的存儲單元。ＶＧ－ＮＡＮＤ技術由于其存儲單元面積小，存儲密度上升空間大，被認為是下一代存儲器的有力競爭者。圖２ＶＧ－ＮＡＮＤ結構和存儲陣列示意圖［６］Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｍｏｒｙａｒｒａｙｏｆＶＧ－ＮＡＮＤ［６］垂直堆疊存儲陣列（ｖｅｒｔｉｃａｌｓｔａｃｋｅｄａｒｒａｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＶＳＡＴ）［１０］技術不同于以上兩種，ＶＳＡＴ技術改進了柵極的連線方式，將ＢｉＣＳ結構中的臺階連線變?yōu)槠矫孢B線，對于節(jié)省芯片面積有積極作用。ＶＳＡＴ結構如圖３［１０］所示。另外，由于其采用的存儲單元結構接近傳統(tǒng)的平面與非型閃存存儲單元，能夠比較方便地將成熟的平面與非型４１０

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