三维存储芯片技术

本书是关于三维存储器的专业书籍，着眼于3D NAND闪存技术发展的未来，结合3D NAND闪存技术和固态硬盘的市场趋势，全面介绍了3D NAND闪存技术的工作原理、器件架构、工艺与应用等，同时也覆盖三维阻变存储器等前沿内容

3D是一种全新的技术，不仅是因为它的多层结构，还因为它是一种基于新型NAND的存储单元。在第1章介绍3DFLASH的市场趋势后，本书的2~8章介绍3DFlASH的工作原理、新技术以及应用架构，包括电荷俘获和浮栅技术（包括可靠性和可缩小性这两种性质在两种技术之间的对比，以及大量不同的材料和垂直架构）、3D堆叠NAND、BiCS和P-BICS、3D浮栅技术、3DVGNAND3D优选架构和RRAM交叉点阵列等。第9~12章探讨了3DFLASH的系统级优选技术，包括多级存储和芯片堆叠等封装技术创新；基于低密度奇偶校验码的近期新商业解决方案的演化进程；TLC/QLC与若干3D层的组合需要的非对称代数码和非二进制LDPC码等校正技术；以及从系统的角度看3DFlash的含义。

第1章NAND存储器的生态
1.1存储器行业变迁
1.1.1NAND及存储器供应商的整合
1.1.2NAND技术发展
1.1.3NAND应用模式的变化
1.2固体硬盘
1.2.1企业级SSD
1.2.2Build Your Own和客制化SSD
1.2.3SSD控制器的经济效应
1.2.4消费级SSD
1.3NAND技术演进：3D NAND
1.3.13D NAND技术
1.3.23D NAND产品以TLC为主导
1.3.3浮栅技术VS电荷俘获技术
1.3.4封装创新：TSV NAND
1.4新存储器技术
1.5未来5年我们期待什么
第2章3D NAND Flash的可靠性
2.1引言
2.2NAND Flash可靠性
2.2.1耐擦写特性
2.2.2数据保持特性
2.2.3不稳定的存储位和过度写入
2.3与架构相关的可靠性问题
2.42D电荷俘获器件:基础知识
2.52D电荷俘获器件:可靠性问题
2.5.1耐擦写特性退化
2.5.2数据保持特性
2.5.3检测时的阈值电压变化
2.6从2D到3D的电荷俘获NAND
2.73D电荷俘获器件:可靠性问题
2.7.1顶部和底部氧化层的垂直电荷损失
2.7.2间隔处的横向迁移
2.7.3阈值电压瞬态偏移
2.7.4写入和通道串扰
2.7.5垂直通道设计的局限性
2.83D电荷俘获器件与最优选的2D浮栅器件的对比
2.93D浮栅NAND
2.9.1DC SF串扰和保持特性结果
2.9.2S SCG串扰结果
2.9.3S SCG性能和可靠性优势
2.103D电荷俘获器件和3D浮栅器件比较
参考文献
第3章3D堆叠NAND Flash
3.1引言
3.2浮栅单元
3.3NAND基本操作
3.3.1读取
3.3.2写入
3.3.3擦除
3.43D堆叠结构
3.53D堆叠层的偏压
参考文献
第4章3D电荷俘获型NAND Flash
4.1简介
4.2BiCS结构
4.3P BiCS结构
4.4VRAT结构和Z VRAT结构
4.5VSAT结构和A VSAT结构
4.6TCAT结构
4.7V NAND结构
参考文献
第5章浮栅型3D NAND Flash
5.1简介
5.2传统浮栅型Flash
5.3ESCG结构Flash器件
5.4DC SF结构Flash器件
5.5S SCG结构Flash器件
5.6SCP Flash结构
5.7水平沟道Flash结构
5.8工业界3D浮栅型NAND Flash结构
参考文献
第6章垂直沟道型3D NAND Flash的近期新结构
6.1简介
6.2传统柱(孔)形结构
6.3交错柱(孔)形阵列
6.4交错柱形的P BiCS
6.5单片奇 偶行存储器串
6.6交错位线互连
6.7总结
参考文献
第7章垂直栅极型3D NAND Flash的近期新结构
7.1简介
7.23D NAND结构
7.3VG型3D NAND架构
7.4VG型3D NAND的主要架构注意事项
7.5VG类型3 D NAND阵列操作
7.5.1读操作
7.5.2编程操作
7.5.3擦除操作
7.6VG型3D NAND Flash中串扰问题
7.7总结
第8章RRAM交叉阵列
8.1RRAM简介
8.1.1历史与发展
8.1.2RRAM的结构和机理
8.23D RRAM
8.2.13D架构
8.2.2交叉阵列RRAM中的泄漏通路问题
8.2.3选择器件
8.2.4自整流RRAM
8.2.5互补RRAM
8.33D RRAM阵列分析
8.43D RRAM的进展
8.4.1Intel和Micron公司的3D XPoint存储器
8.4.2Sandisk和Toshiba公司的32Gb 3D 交叉阵列RRAM
8.4.3Crossbar公司的3D RRAM
8.4.4其余进展
8.53D RRAM的挑战和前景
第9章NAND Flash的3D多芯片集成与封装技术
9.13D多芯片集成
9.2纳米器件制造中的挑战
9.3片上互连的挑战
9.4通过SiP实现异质集成
9.5减小尺寸与成本的解决方案
9.63D多芯片SiP技术解决方案
9.6.1多芯片SiP的2D、3D空间配置与衍生
9.6.2多芯片SiP集成工艺：裸片到裸片，晶圆到晶圆与裸片到晶圆
9.6.33D多芯片SiP的挑战
9.7NAND裸片堆叠
9.8硅通孔NAND
第10章用于NAND Flash存储器的BCH和LDPC纠错码
10.1介绍
10.2BCH码
10.2.1BCH编码
10.2.2BCH译码
10.2.3多通道BCH
10.2.4多种码率BCH
10.2.5BCH检测性能
10.3低密度奇偶检查码
10.3.1LDPC码和NAND Flash存储器
10.3.2LDPC码的编码
10.3.3LDPC码解码
10.3.4应用于NAND Flash存储器的QC LDPC
第11章用于现代NVM的基于代数和图论的高级ECC方案
11.1不对称代数ECC
11.1.1分级位纠错码（Graded Bit Error Correcting Codes）
11.1.2动态阈值
11.2非二进制LDPC码
11.2.1二进制陷阱/吸收集
11.2.2非二元吸收组
11.2.3性能分析及其含义(implications)
11.3总结
第12章3D NAND Flash设计的系统级思考
12.1引言
12.2固态硬盘的背景知识
12.3SSD性能提升技术
12.3.1存储引擎协助的SSD
12.3.2逻辑块地址scrambled SSD
12.3.3M SCM/3D NAND混合的SSD
12.3.4All S SCM SSD
12.4总结与结论