提升NAND密度　Toshiba轉向SONOS技術

東芝(Toshiba)打算不再繼續挑戰半導體製程極限，而是轉向3D結構技術來提高NAND快閃記憶體的密度。除了東芝之外，還有不少記憶體製造商也都希望能以新設計代替傳統的浮動閘極(floating gate) NAND，因為該類產品已經快到容量極限了。

一些產業觀察家認為，採用45奈米或32奈米節點的浮動閘極NAND馬上就會被淘汰。東芝在近日於日本舉行的超大規模積體電路研討會(VLSI Symposium)上提出了一個新概念，即製作由記憶體元件堆疊而成的矽柱(pillars of silicon)，垂直穿越電極材料層，並利用共享的週邊電路。

這些矽柱會插入到穿過一個堆疊式基板的孔洞中，其方式和建築物中的支柱是一樣的。東芝把它稱為“一個由閘電極和絕緣體薄膜組成的多層三明治”。這些矽柱的表面塗有一層塗層。閘電極以固定的間隔包圍著矽柱，以及一個用於保存資料的、預先製成的氮化物(nitride)薄膜，並以一個矽氧化氮氧化矽(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon，SONOS)結構置於每個接合處，作為一個NAND單元。

目前還無法確認東芝會從何時開始將此技術投入商業化，以及採用怎樣的密度，或者仍然面臨著怎樣的困難(例如讀/寫次數是否持久，性能是否能保持不變等等)。事實上SONOS結構問世已有數年，目前已經有摩托羅拉(Motorola)和Cypress Semiconductor等其它公司在採用，做為比一般浮動閘極結構更好的嵌入式快閃記憶體的方法。

其它公司也都在開發類似SONOS的結構，以便為離散式NAND帶來新生。商品化記憶體已經是可攜式多媒體設備儲存資料的關鍵元件，並打進了原本由硬碟統治的大型儲存設備市場。為了保持記憶體在這些市場中的發展和生存，需要更高的密度，而這也意味著要在元件的結構上進行改變。

去年9月三星(Samsung)發佈了一種與SONOS類似的結構，名為電荷擷取快閃記憶體(charge-trap flash，CTF)。三星的CTF NAND晶片應該比傳統的快閃記憶體更可靠，因為它減少了會加大資料讀取難度的單元間干擾。

三星將這整個結構稱為Tanos，它由鉭(tantalum，一種金屬)、氧化鋁(aluminum，一種高K材料)、氮化物、氧化物和矽層組成。Tanos結構代表著與NAND元件中高k材料結合的金屬層的初次應用。三星表示，它的TFT技術將讓使其更為容易地將NAND擴展到30奈米甚至20奈米，這將帶來一款256G的晶片。

在三星發表Tanos後僅過了數個月，台灣的旺宏(Macronix)也表示已經準備好測試其Bandgap Engineered SONOS (BE-SONOS)；該公司將於今年製作一款2G的測試晶片，並預計到2010年其45奈米技術將會開始商業化。

東芝表示，它的新方法將能大幅提高密度，而不會擴大晶片的佔位面積，因為該陣列是垂直堆疊的。比如，一個32層堆疊的整合度可以達到採用同樣技術的標準晶片整合度的10倍，

(參考原文：Toshiba turns to SONOS structure for next generation NAND)

(Mike Clendenin)