該存儲器陣列的效率約57%, 是因為相對較大的存儲器與其他周邊; 而SK Hynix的36L與48L產品存儲器陣列效率則分別為67.5%與64.0%. 此趨勢顯示SK Hynix應該會為下一代晶片開發尺寸更小巧的設計.
三星(Samsung)以及東芝/WD (Toshiba/Western Digital)的64L 3D TLC NANS裸晶, 有超過65%的存儲器陣列效率; 不過以上的存儲器晶片尺寸以及功能則都差不多.
SK Hynix 72L NAND快快閃記憶體儲器的位元密度為3.55 Gbits/mm2, 高於Samsung/WD之64L晶片; 而美光/英特爾(Micron/Intel)的64L 3D NAND晶片是4種解決方案中位元密度最高的, 主要是因為採用名為CuA (CMOS under the array)的獨特磚式(title)布局.
在3D NAND存儲器單元架構方面, SK Hynix晶片堆疊了總共82個閘極, 包括選擇器(selector)與虛設字元線(dummy wordlines, DWL); 我們知道有72個閘極是用於主動字元線單元, 而最上方的三個閘極則是用於源極與汲極的選擇器閘極(selector gates, SG), 剩餘的7個閘極應該是用於DWL以及隔離閘極(isolation gates).
在各家廠商的64L NAND元件中我們看到:
Samsung採用了總數71個閘極, 其中有3個用於SG, 4個用於DWL; Toshiba/WD產品的閘極總數為73個, 其中7個用於SG, 2個用於DWL; Micron/Intel產品的閘極總數為76個, 其中2個用於SG, 7個用於DWL.
垂直單元效率計算方法, 是主動字元線的數量除以垂直堆疊閘極的總數; 其結果就是該3D NAND存儲器單元架構的流程效率. SK Hynix 72L產品的垂直單元效率為87.8%, Toshiba/WD的64L BiCS產品也是一樣; Samsung的64L產品效率則為90.1%, 而Micron/Intel的64L產品效率則為84.2%, 如下圖所示.
64L與72L 3D NAND存儲器產品的垂直單元效率 (來源: TechInsights)
SK Hynix先前的36L與48L產品是採用單步驟蝕刻製程來製作分別為43個與55個閘極總數的通道電洞(channel holes); 新一代的72L存儲器單元則是採用兩步驟蝕刻製程來製作通到電洞. 在管線閘極上, 較低的42個閘極以及較上方的40個閘極, 分別是以兩個不同的蝕刻步驟形成. 而狹縫(slits)與子狹縫(sub-slits)則是以單步驟蝕刻形成, 製程整合程序如下:
管線閘極鑄模成形(下方部位)通道蝕刻(下方部位)犧牲層填入電洞; 鑄模成形(上方部位); 通道蝕刻(上方部位); 犧牲層移除; 通道成形.
Micron/Intel的64L產品採用雙堆疊NAND字串架構, 在上部與下部堆疊之間有一個平板(plate); 而SK Hynix的72L產品則是採用兩步驟蝕刻製程, 而非雙堆疊NAND字串, 工程師必須要嚴密控制製程步驟, 以避免上下部位的通道電洞未對齊; 該電洞的尺寸在256 Gbit 72L產品約只有10納米. 更多關於SK Hynix 72L NAND快快閃記憶體儲器的分析, 請點此連結閱讀.
編譯: Judith Cheng