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| 瑞薩電子宣布為微控制器開發出全球首款鰭狀MONOS閃存單元 |
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| 文章來源： 更新時間：2016/12/21 13:11:00 |
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全球領先的半導體解決方案供應商瑞薩電子株式會社(TSE：6723)今日宣布成功開發出全球首款(注1)分離閘金屬氧化氮氧化硅(SG-MONOS，注2)閃存單元，該單元采用鰭狀晶體管，用于配有電路線寬為16至14納米(nm)或更細的片上閃存的微控制器(MCU)。SG-MONOS技術能夠可靠應用于汽車應用，瑞薩電子目前正在采用該技術量產40納米的MCU，28納米的MCU也正在研發過程中。這一成功開發表明SG-MONOS技術對16/14納米及以上的制程節點具有優異的可擴展性。
隨著高級輔助駕駛系統(ADAS)等汽車自動化方面的進步以及物聯網(IoT)連接的智能社會的發展，產生了使用更精細制程技術裝配先進MCU的需求。為滿足這一需求，瑞薩電子開發了基于16/14納米技術的嵌入式閃存，成功替代了目前最新的40/28納米技術。在16/14納米邏輯制程中，一種采用鰭狀結構的晶體管——鰭式場效應晶體管(FinFET)，被廣泛用于提高性能和降低功耗，以克服傳統平面晶體管的擴展限制。
然而，根據閃存結構不同，嵌入式閃存采用鰭狀結構可能會面臨一大挑戰。目前提出和實現了兩種類型的嵌入式閃存：浮柵和電荷擷取。與浮柵閃存相比，近年來瑞薩電子一直采用的電荷擷取閃存具有更好的電荷保持特性，且在對可靠性要求較高的汽車MCU中始終表現良好。此外，由于內存功能材料是在硅襯底表面形成的，因此相對而言容易延展形成三維鰭狀結構。與之相比，浮柵閃存單元的結構復雜，因此很難將其整合到鰭狀結構中。
相較于浮柵結構，SG-MONOS具有的另一項優勢在于用金屬柵電極替代偽多晶硅柵電極后，存儲器單元結構仍然保持不變，該工藝還用于生產帶有高介電柵極絕緣層和金屬柵電極的先進邏輯CMOS設備。
瑞薩電子是全球首家成功開發出具有高擴展性鰭狀結構SG-MONOS閃存的公司，該產品將用于16/14納米及以上工藝節點的高性能和高可靠性MCU。
新開發的嵌入式閃存技術的關鍵特性：
(1) 鰭狀結構使存儲操作和晶體管特性得到顯著提升
瑞薩電子證實，在編程/擦除過程中閾值電壓的變化以及新開發的鰭狀結構SG-MONOS存儲單元的編程/清除速度均在預期范圍以內。在采用鰭狀結構的晶體管內，柵極會封閉通道，從而保持較大的驅動電流，即便為了增大集成度而顯著縮小工作區的面積。此外，通過提高柵極的可控性，顯著提高了閾值電壓的可變性。以上結果表明，鰭狀結構SG-MONOS存儲單元具有優異的特性，能夠以下一代閃存所要求的200MHz以上頻率實現高速隨機訪問讀取，同時還可以大幅提高片上存儲容量。
(2) 開發出可緩解鰭狀結構所致性能下降問題的編程方法
當使用鰭狀結構時，由于電場在鰭尖有所增強，隨著時間推移設備特性可能會出現一定退化或劣化。電場增強效果在編程操作開始時和完成后最為明顯，因此瑞薩電子對“階躍脈沖”編程法(將編程電壓逐步升高)的可行性進行了研究。該技術過去被用于采用平面結構的內存，但目前證明，其在鰭狀結構內存中對緩解鰭尖電場增強方面特別有效。經確認，對于長時間使用的鰭狀結構SG-MONOS存儲單元，該技術可以有效減少退化，而且在數據存儲閃存中編程/擦除循環次數可以達到25萬次。
(3) 提供相同的高溫數據保持特性
鰭狀結構非常適合電荷擷取MONOS閃存具有的優異電荷保持特性。對汽車應用非常重要的數據保持時間，經過25萬次編程/擦除循環后仍可達到十年或更長時間。這一水平與早期內存達到的可靠性水平相同。
上述結果表明，通過使用16/14納米節點和以上的高介電柵極絕緣層和金屬柵電極，SG-MONOS閃存可以輕松集成到先進的鰭狀結構邏輯制程中，從而在100兆字節(MB)范圍內實現大容量芯片存儲，同時還能帶來高度可靠的MCU，其處理性能可以達到28納米設備的四倍以上。瑞薩電子將繼續確認基于該技術的大容量閃存的操作，并推進研發工作，力爭在2023年左右投入實際使用。
瑞薩電子秉持對汽車行業不斷創新和實現智能社會的承諾，計劃繼續開發用于28納米節點、16/14納米節點及以上嵌入式設備的高性能、高可靠性大容量閃存。
瑞薩電子將于12月6日在2016國際電子器件會議(IEDM 2016)上宣布新開發的嵌入式閃存技術的詳細信息，該會議將于2016年12月5日至7日在美國舊金山召開。 |
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