3D NAND闪存的电荷陷阱技术优势

浮门困境

闪存驱动器一直在使用浮栅单元从一开始。每个单元包含一个集成到单元结构中的浮动门。当以特定方式向电池施加电压时，浮栅捕捉电子。当以不同的方式施加电压时，它也会释放电子。

在一个单级单元驱动，当一个浮栅包含电子时，它被认为是带电的或编程的，单元的位值被记录为零。否则，该单元被视为不带电或被擦除，其位值被注册为1。对于多层单元和多层单元，计算更为复杂triple-level细胞驱动，但基本原理是一样的。

在电池内部，氧化层将浮动栅与硅衬底分开，电压在硅衬底上进出电池。氧化层足够薄，当电压施加时，电子可以通过浮栅和衬底之间。在程序或写操作期间，电子进入浮动门。在擦除操作中，电子从浮栅中移出。

每个编程/擦除周期都会轻微损坏氧化层，在经过足够数量的P/E周期后，氧化层将受到足够的腐蚀，使电子开始从浮动栅极泄漏，直到它无法再保持电荷且电池变得不可用。

随着单元尺寸的缩小和更多的位元被压缩到每个单元中，驱动器变得更容易受到损坏。技术,如磨损整平可以延长驱动器的寿命，但电池最终会失效。

冲锋陷阵前来救援

三星、SanDisk、SK海力士、东芝等闪存制造商为了解决浮动栅电池的局限性，正在开发使用电荷陷阱电池的闪存驱动器。电荷陷阱细胞已经存在一段时间了，但直到3D闪光出现了供应商开始认真研究这项技术企业级SSD．

在许多方面，电荷陷阱电池的工作原理与浮栅电池非常相似，不同的电压模式使电子进出陷阱层。但有一点不同。浮栅使用多晶硅来提供捕获电子的导体。电荷阱使用氮化硅提供绝缘体。

氮化硅比浮动栅更不容易受到缺陷和泄漏的影响，它需要更低的电压来支持P/E周期。正因为如此，电池可以使用更薄的氧化层，同时仍然减少对该层的压力，从而导致比浮动栅电池更高的耐久率。这种电荷陷阱方法还可以实现更快的读写操作和更低的能耗。

电荷阱单元比浮栅有另一个优势。随着浮栅单元变得更小，它们也更容易受到干扰，例如电子无意中从一个浮栅流向另一个浮栅。这些中断可能会导致性能不一致并导致错误数据。因为电荷陷阱层是绝缘体，所以这种破坏的可能性较小，这使得缩小电荷陷阱单元比缩小浮栅单元成为可能，并产生更密集、更持久的驱动器。

电荷陷阱挑战

电荷阱技术听起来很有前途，但它们确实面临挑战。《3D NAND闪存的可靠性》报告发表于3 d闪存在美国，电荷陷阱电池有几个可靠性问题。其中最重要的是数据保留。电子会被困在电荷陷阱层中并开始积累，导致数据退化，特别是在高温下。

尽管电荷阱细胞存在挑战，但它们仍然是一种有前景的缩小ssd的技术。

报告指出，浮栅单元提供了更好的数据保留，因为存储层中的电荷更稳定，它们导致更少的读取错误，从而减少纠错操作。这是因为使用电荷阱单元的3D闪存驱动器将所有单元的氮化物层连接起来，为电子提供了扩散路径。

然而，报告还指出，浮动栅单元本身容易受到与其他单元中电子耦合的影响。此外，电荷阱单元可以比浮栅单元更小、更小，这使得它们对于超大规模阵列更具吸引力。

不断发展的存储世界

尽管电荷阱细胞存在挑战，但它们仍然是一种有前景的缩小ssd的技术。然而，值得注意的是，浮动门技术也有很长的路要走。

闪存驱动器密度更高，性能比以往任何时候都要快，而且一直在变得更便宜，这大大缩小了电荷阱驱动器和浮栅驱动器之间的差距。及3D XPoint等新技术正在改变竞争格局。即便如此，基于电荷陷阱架构的驱动器可能还会存在一段时间，并将随着每一代新产品而改进。