3D NAND 闪存的层间差异特性的研究

黄三维，李英阁，韩国军

广东工业大学 信息工程学院，广东 广州 510006

近年来，随着NAND 闪存存储容量的快速增长和成本的大幅下降，以NAND 闪存为存储介质的固态硬盘的市场占比已经超过机械硬盘，成为最主要的数据存储设备。NAND 闪存存储密度的提升主要依靠半导体制造精度的提升和每单元存储多比特技术的应用。提升半导体制造精度是提高NAND 闪存存储密度最直接的办法，但推动生产精度提升所需的投入越来越大，半导体制造工艺的发展已进入瓶颈期。每单元存储多比特的技术能够成倍的提升闪存的存储容量，但是每单元存储的比特数的增多也会使各个状态阈值电压分布更容易产生重叠，导致误码率的增加[1]。

在NAND 闪存存储容量的增长速度减慢的同时，当今社会对于存储的需求却与日俱增。因此，为了持续推动NAND 闪存存储密度的增大，研究者们提出了3D 堆叠技术。不同于以往存储单元只分布在平面上，3D 堆叠技术利用了NAND闪存芯片垂直方向上的空间，将存储单元在垂直方向进行堆叠，从而实现即使在使用较老的生产工艺的情况下都能极大地提高NAND 闪存的存储容量[2]。3D 堆叠技术在使得NAND 闪存的存储密度得到极大提升的同时，也导致了NAND 闪存的结构更加复杂、信道噪声更加多样，给NAND闪存的可靠性带来了更大的挑战。

2018 年，Wu 等[3]发现一个块的不同层的字线受到读干扰的影响是非均匀的。2019 年，Luo 等[4]指出3D NAND 闪存相比平面闪存出现3 种新的噪声，其中1 种为层间制程差异噪声，即不同层的存储单元因为堆叠而产生的物理结构上的差异而产生的噪声。……