Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1091051), страница 5

Файл №1091051 Диссертация (Развитие методов сканирующей зондовой микроскопии для диагностики электрофизических параметров элементов хранения энергонезависимой памяти) 5 страницаДиссертация (1091051) страница 52018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Появляющиеся токиутечки повышают потенциал области хранения в момент передачи логической«1» по линии битов. Операции работы с ячейкой памяти TTRAM включаютчетыре режима работы: запись, чтение, хранение и регенерация.В ведущих мировых институтах и компаниях, наряду с исследованиямиэнергозависимойпамяти,ведутсяразработкисовершенноновыхтиповэнергонезависимой памяти [39].1.2.5 Перспективные разработки в области энергонезависимой памятиСегнетоэлектрическая память с произвольным доступом (FeRAM)Сегнетоэлектрическая память по своему устройству схожа с DRAM, а дляобеспечения энергонезависимости используют слой сегнетоэлектрика вместодиэлектрического слоя.Об исследовательских проектах в области FeRAM заявили Samsung,Matsushita, Oki, Toshiba, Infineon, Hynix, Symetrix, Кембриджский университет,Торонтский университет и Interuniversity Microelectronics Centre.27Ячейка типа 1T-1C, разработанная специально для FeRAM, схожа по своемуустройству с типами ячеек, используемыми в DRAM-памяти, и включает в своюструктуру элемент хранения и один транзистор выбора (Рисунок 1.16).

В качествеэлемента хранения в FeRAM-ячейках применяется структура, включающая в себясегнетоэлектрик. Обычно его роль играют такие соединения как PbZr1-xTixO3 иSrBi2Ta2O3.Рисунок 1.16 – Структура FeRAM-ячейкиЗапись происходит путем проникновения поля через сегнетоэлектрическийслой при заряжании электродов, ориентируя атомы вверх или вниз (в зависимостиот полярности заряда), за счет чего обеспечивается хранение «1» или «0» [40].Магниторезистивная память (MRAM)Магниторезистивная память – запоминающее устройство с произвольнымдоступом, которое хранит информацию при помощи магнитных моментов, а неэлектрических зарядов.Магнитные элементы сформированы из двух ферромагнитных слоёв,разделенных тонким слоем магнитного туннельного перехода (Magnetic tunneljunction - MTJ).

Один из слоёв представляет собой постоянный магнит,намагниченный в определённом направлении, а намагниченность другого слояизменяется под действием внешнего поля. Устройство памяти организовано по28принципу сетки, состоящей из отдельных «ячеек», содержащих элемент памяти итранзистор (Рисунок 1.17).Рисунок 1.17 – Структура ячейки MRAM памятиСчитывание информации осуществляется измерением электрическогосопротивления ячейки.

Вследствие эффекта туннельного магнетосопротивления,электрическое сопротивление ячейки изменяется в зависимости от взаимнойориентации намагниченностей в слоях.Существуют и другие технологии MRAM: – технология переноса спиновогомомента (Spin Torque Transfer), технология термического переключения, (ThermalAssisted Switching) и изменение магнитной ориентации за счет тока проходящегочерез вертикальные столбцы (Vertical Transport MRAM) [41].Память на основе фазового перехода (PRAM)Принцип работы памяти на основе фазового перехода основывается науникальном поведении халькогенида, который при нагреве может изменять своесостояние с кристаллического на аморфное (Рисунок 1.18).

В последних версияхсмогли добавить ещё два дополнительных состояния, удвоив информационнуюемкость чипов.29Рисунок 1.18 – Кросс-секция двух ячеек памяти PRAM: с высоким и низкимсопротивлениямиКристаллическоеиаморфноесостоянияхалькогенидакардинальноразличаются электрическим сопротивлением, что лежит в основе храненияинформации.

Аморфное состояние, обладающее высоким сопротивлением,используется для представления двоичного «0», a кристаллическое состояние,обладающее низким уровнем сопротивления, представляет «1» [42].Несмотря на фундаментальные различия в физических принципах,внедряемые типы энергонезависимой памяти характеризуются параметрамисвойственными всем видам памяти (таблица 1.6).Таблица 1.6 – Перспективные типы энергонезависимой памяти [40-42]ПараметрыДиапазон температур, °СТехнологический процесс, нмВремя чтения, нсВремя записи, нсСрок хранения информации, годаЧисло циклов перезаписиНапряжение при чтении/записи, ВРазмер ячейкиFRAM-40…..+859020101010151,5/1,515F2MRAM-40…..+125321012010151/16F2PRAM0…..+70201050201091/14F2301.2.6 3D NAND flash-памятьВ современном производстве полупроводниковой памяти нашло отражениеи 3D масштабирование (Рисунок 1.19).

Современным устройствам с каждымгодом требуется все большие объемы памяти, при этом требования к размерам ихарактеристикам ИС возрастает. Это привело к появлению 3D NAND памяти,способной хранить огромные объемы информации. Успешной интеграции 3Dтехнологий удалось достичь за счет критических размеров масштабирования ивнедрения новых производственных циклов. Успешному построению 3D NANDпамяти поспособствовало и создание технологии GAA (Gate-all-around). GAAполевые транзисторы похожи по своей концепции на FinFET, за исключениемтого, что материал затвора окружает канальную область со всех сторон [43]. Взависимости от конструкции GAA транзисторы могут иметь два или четырефункционирующих затвора [44,45,46].3D NANDVSATTCATр-BiCSVGРисунок 1.19 – Классификация ячеек памяти по новым принципаммасштабирования [44-50]P-Bit-cost scalable (p-BiCS) 3D NAND flash-памятьToshiba и Samsung разрабатывают средства создания вертикальной битовойстроки, для увеличения количества ячеек в сопряженных областях кремния(Рисунок 1.20(а)).

Такая структура имеет преимущество в том, что слой снитридом не изолирован от каждого управляющего затвора. Соответственно нетнеобходимости в ряде дополнительных этапов производства.Технология flash-p-BiCS достигает высокой надежности процессов записи истирания по средствам метода туннелирования Фаулера-Нордгейма (FN).31Туннелирование достигает большего эффекта из-за кривизны и малого радиусатрубки, низкого сопротивления металлических токопроводящих дорожек ижесткого контроля затворов выбора (SG) из-за низкой тепловой проводимости.Данная архитектура имеет U-образную строку для уменьшения паразитногосопротивления в нижней ее части.

Выбирающий затвор имеет ассиметричнуюструктуру для уменьшения токов утечки [47].Terabit Cell Array Transistor (TCAT) 3D NAND flash-памятьКак и в конструкции р-BiCS, процесс начинается с нанесения несколькихслоев на поверхность подложки, но в TCAT процесс начинается с чередующихсяслоев нитрида кремния и диоксида кремния (Рисунок 1.20(б)). Нитрид кремнияслужит в качестве заполнителя и удаляется, а место, которое он занимает,заполняется материалом для затвора.Особенностью TCAT является то, что данная технология меньше стеснена вгоризонтальной плоскости, чем технология р-BiCS. Ожидается, что это позволитTCAT добиться лучшей масштабируемости на предельных возможностяхлитографии, чем по технологии р-BiCS [48].Vertical stacked array transistors (VSAT) 3D NAND flash-памятьИсследователи Калифорнийского университета изобрели надежную ипростую 3D структуру VSAT, по 100 нм топологии для ультравысокой плотностиустройствflash-памятипроизводительностииNANDмобильностиприканала.одновременномТехнологияповышенииVSATобразуетуникальный вертикальный способ интеграции (Рисунок 1.20(в)).

Обладает низкойстоимостью производства, упрощенным процессом изготовления, высокойплотностью и простой интеграцией с периферийными схемами. Предполагается,что емкость VSAT может составлять 128 Гб с 16 слоями по топологии 50 нм [49].Vertical Gate NAND (VG-NAND) 3D NAND flash-памятьПамять VG-NAND разрабатывается компанией Samsung и на данныймомент превосходит другие виды 3D NAND памяти. Данная технологияпозволяет преодолеть рубеж масштабирования ячейки памяти в 20 нм.

КомпаниейSamsung уже выпускаются чипы, имеющие до 16 слоев ячеек памяти. Данная32технология позволяет располагать линии слов с шагом литографии в 37,5 нм, абитовые линии с шагом в 75 нм (Рисунок 1.20(г)). Ключевой особенностью VGNAND является возможность менять направление выбора битовых линий истраниц, повышая, таким образом, эффективность работы памяти. Способформирования контактов битовых линий позволяет не только свести к минимумучисло технологических этапов при производстве, но и уменьшить стоимостьпроизводства [50].На основе анализа перспективных типов flash-памяти, составлена ихсравнительная характеристика (Таблица 1.7).Рисунок 1.20 – Существующие виды 3D NAND памяти:а) p-BiCS, б) TCAT, в) VSAT, г) VG-NAND.1-Затвор выборки, 2-Линия бит, 3-Линия слов, 4-Исток, 5-Поликремниевый каналТаблица 1.7 – Параметры существующих видов 3D NAND памяти [44-50,80]ПараметрыРазмер ячейки поосям X,YПроцессразмещениязатвораПротекание токаСтруктура затвораМасштабированиеp-BiCSTCATVSATVG6F2(3F*2F)6F2(3F*2F)6F2(3F*2F)4F2(2F*2F)Затвор в первуюочередьЗатвор впоследнююочередьЗатвор в первуюочередьЗатвор впоследнююочередьВертикальноеСинусоидальноеГоризонтальноеGAA> 50 nmПланарная> 50 nmDouble Gate> 2x nmU-образноенаправлениеGAA> 50 nm33ПределомминимальныемасштабированияразмерыминиатюризацияклассическихэлементовэлектроникиипорядкаповышениеМДП-структур11 нм[6,23].вычислительныхсчитаютДальнейшаямощностейпредставляется возможной в случае расширения функционала существующейэлементной базы с помощью интеграции новых технологий.

На сегодняшний деньуже созданы прототипы принципиально новых транзисторов (CNFET, GFET, GеnMOSFET), а так же исследуют возможность применения перспективныхполупроводников (GaAs, InP, MoS2). Ведущие мировые производители ужесегодня вплотную приблизились к заявленным в ITRS пределам. Такие компаниикак TSMC, Intel, Samsungразмерами10 нм.анонсировали выпуск ИМС с минимальнымиПоявлениетехнологииGAAивнедрениеновыхтехнологических циклов в производство логики и запоминающих устройствпоспособствовало созданию и успешной интеграции 3D технологий в областиполупроводниковой памяти.

Масштабирование flash и DRAM памяти практическидостигло своих пределов. Компания Micron инициировала начало тестированияDRAM памяти выполненной по 10 нм технологии, а компания Samsung уже вближайшие годы планирует выпускать чипы flash-памяти с топологическойнормой 5 нм. Альтернативой существующим видам памяти являются T-RAM,Z-RAM, MRAM, FеRAM, PRAM и др.Несмотря на обилие перспективных видов ЗУ их совокупная доля на рынкене превышает 0,5% [1-6,23,17,22]. Это связано с тем, что разработка ипроизводство новых видов ЗУ требует колоссальных средств. В связи с этим вближайшей перспективе не стоит ожидать существенных изменений в сектореинноваций рынка ЗУ. Доминирующую роль на рынке ЗУ в десятилетнейперспективе по-прежнему будут играть flash и DRAM память.1.3 Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) на основехранения зарядаОдним из самых быстро растущих сегментов рынка микроэлектроникиявляетсяполупроводниковаяпамять.Совершенствованиетехнологических34процессов и растущие масштабы производства полупроводниковой памятипривели к ее удешевлению и доступности на мировом рынке.

Характеристики

Список файлов диссертации

Развитие методов сканирующей зондовой микроскопии для диагностики электрофизических параметров элементов хранения энергонезависимой памяти
Документы
Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее