Одним из главных событий конференции International Solid-State Circuits Conference 2023 года стал доклад компании SK hynix под названием «High-Density Memories and High-Speed Interface» о разработке 300-слойной флеш-памяти 3D NAND.

В написании доклада приняли участие 35 инженеров, что в очередной раз отражает всю серьёзность намерений SK hynix в совершенствовании флеш-памяти. Ключевыми темами этого направления являются повышение производительности чипов и уменьшение стоимости каждого бита. В частности, одним из наиболее эффективных методов уменьшения соотношения цены и ёмкости памяти является увеличение слоёв по вертикальной оси параллельно сокращению расстояния между ними с компенсацией сопротивления линии слова (wordline / WL), которая соединяет ячейки в строке матрицы.

Для получения 1 Тбит 3D NAND флеш-памяти с 300+ слоями специалисты SK hynix комбинировали сразу 5 техник:

1. 1. TPGM: метод тройной проверки программирования вместо используемого ранее DPGM (двойного метода) для повышения производительности программирования. Схема TPGM также способствует уменьшению времени программирования (tPROG) на ~10% за счёт ограничения распределения порогового напряжения ячейки.
   2. Ещё на ~2% tPROG сокращает технология адаптивного предварительного заряда невыбранной строки (AUSP).
   3. Запрограммированная фиктивная строка (PDS) уменьшает время, необходимое WL для достижения заданного значения путём понижения общей ёмкостной нагрузки на линию.
   4. Схема APR (All-Pass Rising) уменьшает время считывания (t_R – время, необходимое для переноса данных из матрицы энергонезависимых элементов памяти в регистр) примерно на 2% за счёт сокращения времени реакции WL на новое значение напряжения.
   5. Plane-Level Read Retry (PLRR): модифицированный режим вычитывания ячеек с возможностью выбора одной из 4 плоскостей памяти без ущерба другим для поиска ошибок записи улучшает производительность чтения и QoS (качество обслуживания) – стабильность и предсказуемость системы при выполнении рабочей нагрузки.

Итого SK hynix удалось создать массивы флеш-памяти 3D NAND с более чем 300 слоями трёхбитовых ячеек ёмкостью 1 Тбит, увеличив плотность размещения ячеек с 11,55 Гбит/мм² (у 238-слойной памяти) до 20+ Гбит/мм². И самое главное, с переходом от 238 слоёв к 300+ слоям компания сумела повысить пропускную способность массивов флеш-памяти со 164 Мбайт/с до 194 Мбайт/с. Представители SK hynix не озвучили, когда они планируют приступить к производству 8-е поколения 3D NAND, однако сам факт презентации доклада свидетельствует о том, что его разработка уже окончена или близка к завершению. Поскольку мировые производители NAND-памяти буквально недавно наладили процесс изготовления кристаллов с 230+ слоями, можно быть уверенными, что первую продукцию с кристаллами на 300+ слоёв мы увидим не ранее конца 2023 – начала 2024 года.