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- ELETTRONICA OGGI 455 - GIUGNO/LUGLIO 2016
no elettroni in uno strato di nitruro di silicio, anziché il silicio poli-
cristallino drogato, tipico delle celle a gate flottante (floating gate)
utilizzate nelle strutture NAND 2D. Queste nuove celle di memoria a
intrappolamento di carica sonomolto più stabili delle classiche cel-
le a gate flottante e permettono di ridurre gli errori nelle operazioni
di memorizzazione e di controllo.
Nuove tecnologie di connessione
Per aumentare ulteriormente la velocità è necessario utilizzare
nuove tecnologie per collegare le celle. Nei primi dispositivi “stan-
dard” NAND 3D, ciascuno strato è collegato sfruttando le tradizio-
nali tecniche del wire bonding. In collaborazione con New Energy
and Industrial Technology Development Organisation, Toshiba ha
sviluppato una metodologia che permette di inserire tra un die e
l’altro connettori che garantiscono una maggiore velocità di trasfe-
rimento oltre che una migliore efficienza energetica. Da qui è nata
la prima memoria NAND Flash a 16 strati che utilizza la tecnologia
Through Silicon Via (TSV) per collegare i die in una struttura BiCS.
Invece del wire bonding, la tecnologia TSV utilizza elettrodi verticali
e le via per collegare i diversi strati di silicio. Ciò permette l’attra-
versamento di dati ad alta velocità e riduce il consumo di potenza.
La tecnologia TSV permette di ottenere una velocità di trasmissione
ingresso/uscita maggiore di 1 Gbps, superiore a quella di qualsiasi
altra memoria NAND Flash a bassa tensione di alimentazione; ciò
permette di ridurre del 50% la potenza richiesta rispetto ai prodot-
ti che utilizzano la tecnica di wire bonding. Naturalmente, il futuro
non si ferma con il 3D. Le memorie ReRAM (Resistive Random-
Access Memory) e PCM (Phase-Change Memory) stanno iniziando
ad apparire oltre l’orizzonte della NAND 3D. Forse la memoria più
rivoluzionaria sarà la MRAM (Magneto-Resistive Random Access
Memory). Si tratta di un altro tipo di memoria non volatile che per-
mette di raggiungere velocità simili alla DRAMma, a differenza della
NAND, si distingue per un’endurance potenzialmente illimitata.
LaMRAMha il potenziale di cambiare lemodalità di accesso ai dati
da parte dei sistemi. Oggi, gli utenti utilizzano la NAND Flash come
un hard-disk drive: copiano le informazioni dalla NAND Flash alla
DRAM ed eseguono il codice direttamente dalla DRAM. Questo
processo è noto come shadowing. Con la MRAM, lo shadowing
non serve più: i dati sono già presenti in memoria quando si ac-
cende il dispositivo. LaMRAMpotrebbe in realtà combinare la den-
sità della DRAM con la velocità della SRAM e la non volatilità della
NAND, il tutto a fronte di bassissimi consumi di energia.
La rivoluzione delle memorie è alle porte
Viviamo in un momento storico: il futuro della rivoluzione delle memo-
rie a stato solido è alle porte. Il ridimensionamento dei processi litogra-
fici ha già permesso di realizzare die 2000 volte più piccoli, e le strutture
di memoria tridimensionali contribuiranno a un ulteriore ridimensio-
namento. Questi cambiamenti porteranno a un ulteriore aumento della
quantità di dati memorizzati nei dispositivi a stato solido. Questi dispo-
sitivi non solo permetteranno un accesso più rapido ai dati, ma rivolu-
zioneranno la progettazione dei dispositivi, permettendo di accelerare
significativamente la lettura e l’analisi di un maggior volume di dati.
TECH INSIGHT
NAND