全球領(lǐng)先的半導體解決方案供應商瑞薩電子株式會(huì )社(TSE：6723)今日宣布成功開(kāi)發(fā)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(xiàn)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(shù)能夠可靠應用于汽車(chē)應用，瑞薩電子目前正在采用該技術(shù)量產(chǎn)40納米的MCU，28納米的MCU也正在研發(fā)過(guò)程中。這一成功開(kāi)發(fā)表明SG-MONOS技術(shù)對16/14納米及以上的制程節點(diǎn)具有優(yōu)異的可擴展性。

　　隨著(zhù)高級輔助駕駛系統(ADAS)等汽車(chē)自動(dòng)化方面的進(jìn)步以及物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連接的智能社會(huì )的發(fā)展，產(chǎn)生了使用更精細制程技術(shù)裝配先進(jìn)MCU的需求。為滿(mǎn)足這一需求，瑞薩電子開(kāi)發(fā)了基于16/14納米技術(shù)的嵌入式閃存，成功替代了目前最新的40/28納米技術(shù)。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(chǎng)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(huì )面臨一大挑戰。目前提出和實(shí)現了兩種類(lèi)型的嵌入式閃存：浮柵和電荷擷取。與浮柵閃存相比，近年來(lái)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(chē)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(yōu)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(chǎn)帶有高介電柵極絕緣層和金屬柵電極的先進(jìn)邏輯CMOS設備。

　　瑞薩電子是全球首家成功開(kāi)發(fā)出具有高擴展性鰭狀結構SG-MONOS閃存的公司，該產(chǎn)品將用于16/14納米及以上工藝節點(diǎn)的高性能和高可靠性MCU。

　　新開(kāi)發(fā)的嵌入式閃存技術(shù)的關(guān)鍵特性：

　　(1) 鰭狀結構使存儲操作和晶體管特性得到顯著(zhù)提升

　　瑞薩電子證實(shí)，在編程/擦除過(guò)程中閾值電壓的變化以及新開(kāi)發(fā)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?xún)�。在采用鰭狀結構的晶體管內，柵極會(huì )封閉通道，從而保持較大的驅動(dòng)電流，即便為了增大集成度而顯著(zhù)縮小工作區的面積。此外，通過(guò)提高柵極的可控性，顯著(zhù)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(yōu)異的特性，能夠以下一代閃存所要求的200MHz以上頻率實(shí)現高速隨機訪(fǎng)問(wèn)讀取，同時(shí)還可以大幅提高片上存儲容量。

　　(2) 開(kāi)發(fā)出可緩解鰭狀結構所致性能下降問(wèn)題的編程方法

　　當使用鰭狀結構時(shí)，由于電場(chǎng)在鰭尖有所增強，隨著(zhù)時(shí)間推移設備特性可能會(huì )出現一定退化或劣化。電場(chǎng)增強效果在編程操作開(kāi)始時(shí)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(jìn)行了研究。該技術(shù)過(guò)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(chǎng)增強方面特別有效。經(jīng)確認，對于長(cháng)時(shí)間使用的鰭狀結構SG-MONOS存儲單元，該技術(shù)可以有效減少退化，而且在數據存儲閃存中編程/擦除循環(huán)次數可以達到25萬(wàn)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(yōu)異電荷保持特性。對汽車(chē)應用非常重要的數據保持時(shí)間，經(jīng)過(guò)25萬(wàn)次編程/擦除循環(huán)后仍可達到十年或更長(cháng)時(shí)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(guò)使用16/14納米節點(diǎn)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(jìn)的鰭狀結構邏輯制程中，從而在100兆字節(MB)范圍內實(shí)現大容量芯片存儲，同時(shí)還能帶來(lái)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(shù)的大容量閃存的操作，并推進(jìn)研發(fā)工作，力爭在2023年左右投入實(shí)際使用。

　　瑞薩電子秉持對汽車(chē)行業(yè)不斷創(chuàng )新和實(shí)現智能社會(huì )的承諾，計劃繼續開(kāi)發(fā)用于28納米節點(diǎn)、16/14納米節點(diǎn)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(huì )議(IEDM 2016)上宣布新開(kāi)發(fā)的嵌入式閃存技術(shù)的詳細信息，該會(huì )議將于2016年12月5日至7日在美國舊金山召開(kāi)。