【摘要】：簡(jiǎn)要介紹了三維存儲(chǔ)器出現(xiàn)的背景和幾種得到廣泛關(guān)注的三維存儲(chǔ)器;建立模型分析了位成本縮減(BiCS)、垂直堆疊存儲(chǔ)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(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的形狀對(duì)其性能的影響,從理論分析的角度比較了三種存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)對(duì)其存儲(chǔ)性能的影響;采用Sentaurus軟件對(duì)三種存儲(chǔ)單元的性能進(jìn)行仿真,從編程/擦除時(shí)間、存儲(chǔ)窗口和保持性能三個(gè)方面比較了三種存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)性能。理論分析結(jié)果和仿真結(jié)果都一致地表明BiCS結(jié)構(gòu)的圓柱孔形存儲(chǔ)單元比其他兩種存儲(chǔ)單元更有優(yōu)勢(shì)。
【圖文】：

ｔａｕｒｕｓ軟件對(duì)三種存儲(chǔ)單元模型進(jìn)行仿真。１３ＤＮＡＮＤ閃存簡(jiǎn)介位成本縮減（ｂｉｔ－ｃｏｓｔｓｃａｌａｂｌｅ，ＢｉＣＳ）［３］技術(shù)是東芝公司于２００７年提出的，其在制造工藝上進(jìn)行了巨大改進(jìn)，克服了三維堆疊存儲(chǔ)器工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，采用工藝融合的方法在其層數(shù)增加的基礎(chǔ)上工藝步驟和復(fù)雜性基本不變，能夠保證存儲(chǔ)密度上升的同時(shí)位成本降低，這些都滿足了存儲(chǔ)器的發(fā)展要求，其結(jié)構(gòu)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(duì)ＢｉＣＳ結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的圖１ＢｉＣＳ結(jié)構(gòu)鳥瞰圖和存儲(chǔ)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(chǔ)陣列（ｔｅｒａｂｉｔｃｅｌｌａｒｒａｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＣＡＴ）［５］，以上這些三維存儲(chǔ)器都采用了圓柱孔形存儲(chǔ)單元。垂直柵型與非閃存陣列（ｖｅｒｔｉｃａｌｇａｔｅＮＡＮＤ，ＶＧ－ＮＡＮＤ）［６］技術(shù)屬于垂直柵型三維存儲(chǔ)器，其特點(diǎn)為溝道電流的走向是水平的，柵垂直于底面，每個(gè)存儲(chǔ)單元的兩側(cè)都受到同一個(gè)柵的控制，所以其存儲(chǔ)單元是雙柵結(jié)構(gòu)。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(shí)現(xiàn)，根據(jù)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(fù)合譯碼型ＶＧ－ＮＡＮＤ［６］，盡管結(jié)構(gòu)上有些差異，但是ＶＧ－ＮＡＮＤ普遍

柵垂直于底面，每個(gè)存儲(chǔ)單元的兩側(cè)都受到同一個(gè)柵的控制，所以其存儲(chǔ)單元是雙柵結(jié)構(gòu)。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(shí)現(xiàn)，根據(jù)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(fù)合譯碼型ＶＧ－ＮＡＮＤ［６］，盡管結(jié)構(gòu)上有些差異，但是ＶＧ－ＮＡＮＤ普遍采用的是雙柵結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元。ＶＧ－ＮＡＮＤ技術(shù)由于其存儲(chǔ)單元面積小，存儲(chǔ)密度上升空間大，被認(rèn)為是下一代存儲(chǔ)器的有力競(jìng)爭(zhēng)者。圖２ＶＧ－ＮＡＮＤ結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)陣列示意圖［６］Ｆｉｇ．２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｍｏｒｙａｒｒａｙｏｆＶＧ－ＮＡＮＤ［６］垂直堆疊存儲(chǔ)陣列（ｖｅｒｔｉｃａｌｓｔａｃｋｅｄａｒｒａｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＶＳＡＴ）［１０］技術(shù)不同于以上兩種，ＶＳＡＴ技術(shù)改進(jìn)了柵極的連線方式，將ＢｉＣＳ結(jié)構(gòu)中的臺(tái)階連線變?yōu)槠矫孢B線，對(duì)于節(jié)省芯片面積有積極作用。ＶＳＡＴ結(jié)構(gòu)如圖３［１０］所示。另外，由于其采用的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)接近傳統(tǒng)的平面與非型閃存存儲(chǔ)單元，能夠比較方便地將成熟的平面與非型４１０

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