同时致力于每单元4比特闪存技术的还有Spansion,所不同的是,奠基于MirrorBit架构之上,Spansion号称是首家有能力将此类产品成功“量产”的厂家;更让人眼睛一亮的是,Spansion用独有创新技术架构──MirrorBit,打破了Flash王国中,NAND与NOR原本壁垒分明的疆界。MirrorBit比传统浮动门技术具有高良品率和低成本架构的特性;因为它乃利用绝缘存储元件制造,所需要的关键制造步骤比浮动门技术少40%,从而可以带来更高的良品率,帮助生产厂商经济有效地制造出容量和性能更高的产品。
细说MirrorBit技术
Spansion全球副总裁兼亚太区总经理Gary Wang表示,通过MirrorBit技术,Spansion可以为集成化电子市场中的客户提供一个基于单一技术平台的、增值的代码和数据存储解决方案。针对代码优化的解决方案,MirrorBit产品基于一个NOR架构,提供了快速的读取速度和可靠的代码存储;针对当今集成化电子领域的数据优化应用,Mirror ORNAND架构支持快速读写,同与之竞争的浮动门NAND产品相比能提供质量更好、可靠性更高的大容量数据存储性能。Spansion相信MirrorBit Quad技术是集成化电子市场中海量数据存储发展的未来。
Spansion MirrorBit单元与浮动门单元截然不同,它可以在一个存储单元(Cell)的两侧存储两个在物理上截然不同的数据位,从而提高存储容量。标准的浮动门单元使用导电的多晶硅来存储电荷,而MirrorBit单元使用一种绝缘的氮化物存储媒介来防止不同的数据位在存储媒介中流动到一起并中合。因此,MirrorBit技术不再使用浮动门,从而提高了可靠性并减少了制造步骤。通过在单元内开发对称的、可互换的源漏区域,两个非交互式的、在物理上截然不同的数据位存储区域被创建,每个区域在物理上对应一比特的信息,并被直接映射到存储阵列,从而每个单元存储两比特信息。
MirrorBit技术相较浮动门更简单的制造技术带来的另一个重要好处是:能够高效地集成逻辑器件,从而有效地解决业界长期面临的一大挑战:在大容量闪存中集成多达100万个逻辑门电路。这一集成大量逻辑器件的能力降低了成本,并使得解决方案无需额外的分立逻辑硅芯片。
同一平台再扩展──MirrorBit Quad技术
MirrorBit Quad技术是Spansion技术发展的全新成就,它是一种每单元存储4比特的架构。MirrorBit Quad将MirrorBit的容量提高了一倍,它仍旧在两个数据位中存储电荷,但能够在每一个位置中存储不同的数量或极性。通过在每一位置存储4种不同数量的电荷,存储单元能够存储4×4(16种)不同的电荷组合,从而实现每单元4比特的存储能力。
所有的MLC闪存架构都必须处理不同电荷状态的问题。这一问题增加了对存储媒介中电子数量的降低进行精确地补充和观测的复杂程度。但是,与传统的浮动门MLC闪存相比,MirrorBit Quad有两大独特的优势。
首先,MirrorBit Quad单元中的电荷同原先在MirrorBit单元中一样位于一个绝缘的氮化物媒介中。这就使得存储在MirrorBit单元中的电荷对于电荷漏泄的敏感度比普通的闪存单元大为降低。普通的闪存单元中的电荷漏泄主要来自于导电多晶硅栅门上的绝缘氧化物。绝缘氧化物中任何位置上的任何缺陷都会引起电荷漏泄。随着每单元比特数的增加,以邻近状态存储的电子数量的差别减少,从而会加剧漏泄问题。
其次,MirrorBit存储单元中有两个电荷存储位置,每一位置中只需要4种不同的电荷状态就能实现每单元4比特。相比之下,传统的MLC浮动门闪存存储单元要实现每单元4比特,则需要在一个位置上做到16(24)种不同的电荷状态。存储和检测16种不同电荷状态中的一种具有相当大的技术挑战,需要强大的ECC解决方案来进行操作。
同浮动门NAND和NOR架构相比,Spansion设计的MirrorBit Quad架构具有紧密的布局设计。由于每单元存储能力的提高,在相同的工艺技术下,与浮动门多层单元NAND闪存技术相比,MirrorBit Quad技术每比特单元尺寸最多能减少30%。
与浮动门技术相比,MirrorBit Quad技术除了其本身所具有的效率之外,它还被认为能够比浮动门技术适应更先进的工艺技术——40nm及以下的工艺将会给浮动门技术带来极大的挑战。
承接MirrorBit技术的优势
如同MirrorBit技术一样,MirrorBit Quad技术在同一裸片(die)上高效集成逻辑器件的能力能够帮助创造复杂的集成化控制器、处理器和系统级接口,这将促成更多创新产品的产生,并将为客户提供面向应用标准的产品(Application Specific Standard Products,ASSP),而不仅仅是存储子系统,从而降低使用了MirrorBit产品的终端系统的成本、尺寸和复杂度。
将MirrorBit技术应用于每单元高比特解决方案尤为令人感兴趣的是在未来升级到更高的每单元比特数的前景。通过将这一技术进行扩展至在一个单元内的每个电荷位置上支持6种电荷状态或电压水平可能实现在每个单元内存储5比特信息,或者将最先进的MLC浮动门技术的信息存储量提高一倍,后者需要32种电荷状态才能实现相同的每单元存储能力。
Spansion相信MirrorBit Quad将是用于海量数据存储的下一代技术,并已制订计划实施具有许多不同的接口和容量的解决方案。这些解决方案将扩展选用了集成化闪存的设备的闪存存储能力,并可能促成集成化电子产品市场中全新产品的诞生。
结语
日前,Spansion总裁兼首席执行官Bertrand Cambou还特地来京公开演示了每单元4比特闪存技术的工作芯片(由其位于得克萨斯州奥斯汀的Fab25制造),并宣布成立媒体存储事业部,专责服务于集成化市场中的海量存储以及某些特定可移除市场中的数字媒体应用。Spansion还计划与领先公司合作,将数字媒体解决方案推向可移除市场中的细分市场;以90nm工艺制造的512Mb、1Gb和2Gb MirrorBitQuad产品计划将于年底量产,以65nm工艺制造的1Gb、2Gb、4Gb、8Gb和16Gb产品计划于2007年量产。
此外,Spansion还特地与中国本地的方舟科技和吉芯公司等厂商合作,且已初有所成。种种积极作为,都预示着Flash存储技术一片大好前景及无限创新空间。