为高可靠的QLC 3D V-NAND使用绕道电阻随机访问内存进行战略材料设计
Geonhui Han1, Jongseon Seo1, Junghoon Park2
1Center for Single Atom-based Semiconductor Device and the Department of Materials Science and Engineering, Pohang University of Science and Technology, Pohang 37673, Korea.
ACS applied materials & interfaces
|March 24, 2025
概括
研究人员开发了电化学随机访问存储器 (ECRAM) 的设计准则,以实现V-NAND闪存中的统一四级单元 (QLC) 操作. 这一突破可以精确控制氧空位迁移,从而提高记忆性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 传统的闪存存储器面临着局限性,这促使人们研究诸如电化学随机访问存储器 (ECRAM) 等替代品.
- 绕过RRAM由于其离子跳跃导电性,对V-NAND应用具有前景,但多层电池 (MLC) 操作的参数尚未完全理解.
研究的目的:
- 建立绕过RRAM的设计准则,使其能够实现高度统一的四级单元 (QLC) 操作.
- 探索量化氧空位 (Vo) 注射对记忆特征的影响.
主要方法:
- 材料工程被用来精确控制绕道RRAM中的离子迁移.
- 该研究利用了WO电阻开关 (RS) 层的独特电气特性,以最大限度地减少Vo迁移.
- 使用MATLAB模拟和实验结果确定了诸如离子屏障 (Ea,ion) 和离子扩散率 (Dion) 等关键参数.
主要成果:
- 实现低电压操作 (<5V) 和高开/关比 (>106) 与最小的静态度变化 (Δx <0.08).
- 经过优化参数,QLC性能优越,分布高度均 (σ/μ ∼0.01) 和传感边缘 (ΔG ∼4 μS).
- 在优化的绕道RRAM中证明没有读取干扰问题.
结论:
- 开发的设计准则促进了对V-NAND内存的绕过RRAM的高度统一的QLC操作.
- 纳米级降低的Vo迁移表明,量子化Vo注射可能会扩展到QLC水平之外.
- 这项研究为下一代V-NAND内存技术的高度均切换提供了途径.
