◆典籍简介◆18+动漫
《NAND闪存时刻》洽商了基本和先进的NAND闪存时刻，包括NAND闪存的旨趣、存储单位时刻、多比特位单位时刻、存储单位的微缩挑战、可靠性和动作畴昔时刻的3D单位。第1章描摹了NAND闪存的配景和早期历史。第2章描摹了器件的基本结构和操作。接下来，第3章洽商了以微缩为重心的存储单位时刻，而且第4章先容了多电平存储单位的先进操作。第5章洽商了微缩的物理限度。第6章描摹了NAND闪存的可靠性。第7章斟酌了3D NAND闪存单位，并洽商了结构、工艺、操作、可膨胀性和性能方面的优缺点。第8章洽商了3D NAND闪存面对的挑战。终末，第9章归来并描摹了畴昔NAND闪存的时刻和市集出路。
《NAND闪存时刻》相宜从事NAND闪存或SSD（固态硬盘）和闪存系统开拓的工程师、斟酌东谈主员和打算东谈主员阅读，也可供高等院校集成电路、微电子、电子时刻等专科的师生参考。
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◆ 目次：◆
目 录
译者序
原书序
原书引子
致谢
作家简介
第1章 序文1
1.1 配景1
1.2 概括6
参考文件8
第2章 NAND闪存旨趣14
2.1 NAND闪存器件与结构14
2.1.1 NAND闪存单位结构14
2.1.2 外围器件16
2.2 单位操作17
2.2.1 读操作17
2.2.2 编程和擦除操作18
2.2.3 编程和擦除的能源学过程23
2.2.4 编程升压操作26
2.3 多电平单位（MLC）28
2.3.1 单位阈值电压缔造28
参考文件29
第3章 NAND闪存器件31
3.1 序文31
3.2 LOCOS单位33
3.2.1 老例LOCOS单位33
3.2.2 先进LOCOS单位34
3.2.3 圮绝时刻35
3.2.4 可靠性38
3.3 带浮栅翼的自瞄准STI单位40
3.3.1 自瞄准STI单位结构40
3.3.2 制备工艺经过40
3.3.3 带浮栅翼的自瞄准STI单位的特质44
3.3.4 外围器件特质47
3.4 无浮栅翼的自瞄准STI单位49
3.4.1 自瞄准STI单位结构49
3.4.2 制备工艺经过51
3.4.3 STI时刻52
3.4.4 自瞄准STI单位的特质53
3.5 平面浮栅单位55
3.5.1 结构上风55
3.5.2 电学特质56
3.6 侧壁传输晶体管（SWATT）单位58
3.6.1 SWATT单位成见58
3.6.2 制备工艺60
3.6.3 电学特质62
3.7 NAND闪存的先进时刻65
3.7.1 造谣字线65
3.7.2 p型浮栅69
参考文件75
第4章 多电平单位的先进操作79
4.1 序文79
4.2 紧凑Vth散播宽度的编程操作79
4.2.1 单位Vth缔造79
4.2.2 增量步进脉冲编程（ISPP）81
4.2.3 逐位考据操作83
4.2.4 两步考据决策84
4.2.5 页编程中的伪通过决策86
4.3 页编要领列88
4.3.1 原始页编程决策88
4.3.2 新的页编程决策（一）90
4.3.3 新的页编程决策（二）92
4.3.4 全位线（ABL）架构93
4.4 TLC（3比特位/单位）95
4.5 QLC（4比特位/单位）99
4.6 三电平（1.5比特位/单位）NAND闪存101
4.7 转移读算法103
参考文件104
第5章 NAND闪存单位微缩面对的挑战109
5.1 序文109
5.2 读窗口裕度（RWM）110
5.2.1 RWM的假定条目11018+动漫
5.2.2 编程态Vth散播宽度114
5.2.3 Vth窗口116
5.2.4 RWM118
5.2.5 RWM中Vth缔造的依赖性118
5.3 浮栅电容耦合干涉119
5.3.1 浮栅电容耦合干涉模子120
5.3.2 沟谈径直耦合122
5.3.3 源漏耦合124
5.3.4 空气隙和低k材料126
5.4 编程电子注入展宽（EIS）129
5.4.1 编程EIS表面129
5.4.2 浮栅低掺杂效应133
5.5 随即电报信号噪声（RTN）136
5.5.1 闪存单位中的RTN136
5.5.2 RTN的微缩趋势139
5.6 单位结构挑战143
5.7 高场限度144
5.8 少电子风物147
5.9 光刻工艺限度149
5.10 变化性效应151
5.11 微缩对数据保执的影响153
5.12 小结155
参考文件156
第6章 NAND闪存的可靠性163
6.1 序文163
6.2 编程/擦除轮回历久和数据保执165
6.2.1 编程/擦除决策165
6.2.2 编程/擦除轮回历久167
6.2.3 数据保执特质169
6.3 编程/擦除轮回历久和数据保执的特质分析175
6.3.1 编程/擦除轮回退化175
6.3.2 应力指示走电流（SILC）180
6.3.3 NAND闪存产物中的数据保执183
6.3.4 分散式轮回测试185
6.4 读干涉187
6.4.1 编程/擦除决策的依赖性187
6.4.2 脱阱和SILC191
6.4.3 NAND闪存产物中的读干涉194
6.4.4 读干涉中的热载流子注入机制196
6.5 编程干涉198
6.5.1 自升压模子198
6.5.2 热载流子注入机制202
6.5.3 沟谈耦合206
6.6 不沉稳的过度编程208
6.7 阈值电压的负向偏移风物211
6.7.1 配景和实际211
6.7.2 阈值电压负向偏移212
6.7.3 编程速率和受害单位的阈值电压依赖性213
6.7.4 编程条目下的载流子鉴别217
6.7.5 模子219
6.8 小结220
参考文件222
第7章 3D NAND闪存单位229
7.1 配景229
7.2 BiCS/P-BiCS231
7.2.1 BiCS的成见231
7.2.2 BiCS制备工艺经过233
7.2.3 电学特质234
7.2.4 管形BiCS239
7.3 TCAT/V-NAND243
7.3.1 TCAT结构和制备工艺经过243
7.3.2 电学特质246
7.3.3 128Gbit MLC NAND闪存247
7.3.4 128Gbit TLC V-NAND闪存249
7.4 SMArT251
7.4.1 SMArT结构的先进性251
7.4.2 电学特质253
7.5 VG-NAND254
7.5.1 VG-NAND的结构和制备工艺经过254
7.5.2 电学特质256
7.6 DC-SF单位259
7.6.1 电荷罗网型3D单位的问题259
7.6.2 DC-SF NAND闪存单位259
7.6.3 效果和洽商264
7.6.4 微缩才调266
7.7 先进DC-SF单位267
7.7.1 DC-SF单位上的修订267
7.7.2 MCGL工艺268
7.7.3 新的读决策268
7.7.4 新的编程决策274
7.7.5 可靠性276
参考文件277
第8章 3D NAND闪存面对的挑战282
8.1 序文282
8.2 3D NAND单位的比拟283
8.3 数据保执286
8.3.1 快速运转电荷蚀本286
8.3.2 温度依赖性288
8.4 编程干涉289
8.4.1 新的编程干涉情势289
8.4.2 编程干涉的分析290
8.5 字线RC蔓延295
8.6 单位电路波动297
8.6.1 传导机理297
8.6.2 VG依赖性301
8.6.3 RTN303
8.6.4 “通心粉”沟谈的背端罗网305
8.6.5 激光热退火309
8.7 堆叠单位数目310
8.8 阵列下外围电路312
8.9 功耗314
8.10 3D NAND闪存畴昔的发展趋势315
参考文件317
第9章 归来321
9.1 洽商与论断321
9.2 预测323
参考文件324
附录 术语中英文对照表327
◆ 引子：◆
原书引子
NAND闪存成为尺度的半导体非易失性存储器。宇宙上每个东谈主王人在许多应用中庸俗使用NAND闪存，举例数码相机、USB驱动器、MP3音乐播放器、智妙手机和平板电脑。云数据做事器脱手使用基于NAND闪存的SSD（固态硬盘）。最近，为了镌汰比特位资本，3D NAND闪存被开拓出来并脱手量产。运用3D NAND闪存，汇聚开拓高性能、低功耗的先进SSD，幸免了对生态环境的龙套。
跟着NAND闪存产量的加多，从事NAND闪存开拓和分娩的工程师也在加多。许多从事存储成立使命的东谈主也加入了NAND闪存行业。《NAND闪存时刻》这本书旨在为NAND闪存开拓工程师、NAND闪存用户、产物工程师、应用工程师、营销司理、时刻司理、开拓和分娩SSD的工程师、其他与NAND闪存斟酌的存储成立（如数据做事器等）的工程师等提供NAND闪存时刻的属目观点。
《NAND闪存时刻》也相宜新的工程师和斟酌生快速学习和熟悉NAND闪存时刻。我但愿《NAND闪存时刻》这本书大概饱读吹新来者为畴昔的NAND闪存时刻和产物作念出孝敬。
《NAND闪存时刻》的骨子包括：早期历史，存储单位时刻，基本结构和物理，操作旨趣，存储单位缩放的历史和趋势，多电平单位（2、3、4比特位/单位）的先进操作，缩放挑战，可靠性，3D NAND闪存单位，3D NAND闪存单位的缩放挑战，以及NAND闪存的畴昔出路。
在先容了NAND闪存的斟酌配景之后，第1章先容了NAND闪存的早期历史。第2章描摹了器件的基本结构和操作。
第3章洽商了存储单位时刻的微缩问题。为了任意存储单位尺寸，存储单位结构如故从LOCOS圮绝单位演变为自瞄准STI单位，同期减小了特征尺寸（打算法例）。
第4章先容了多电平单位的先进操作。由于有有余的读窗口裕度，对于多电平单位，紧凑的阈值电压散播宽度长短常进军的。先进的操作东若是针对这少许开拓的。
通过将存储单位尺寸任意到20nm以下，一些物理限度风物被放大。第5章洽商了缩放中物理限度的细节。如第4章所述，即使选拔高档操作，浮栅电容耦合干涉对缩放的影响亦然最严重的。第5章还洽商了其他物理限度成分，如电子注入展宽、RTN、结构限度、高场问题等。
第6章描摹了NAND闪存的可靠性。编程/擦除轮回通过产生电子/空穴罗网和应力指示走电流（SILC）而镌汰隧穿氧化层质料。因此，跟着轮回次数的加多，轮回历久性、数据保执、读干涉、编程干涉和不沉稳的过度编程的通盘可靠性方面王人会镌汰。第6章也洽商了器件可靠性的机理和影响。
第7章展示了3D NAND闪存单位。东谈主们提议了许多类型的3D单位。第7章先容了这些3D单位，并洽商了它们在结构、工艺、操作、可微缩性、性能等方面的优缺点。
3D NAND闪存于2013年脱手量产。全面分娩于2016年脱手。然则，对于畴昔的3D NAND闪存，仍然存在许多问题需要惩处。在第8章中，洽商了3D NAND闪存面对的挑战。加多堆叠单位的数目对于减小3D单位的灵验单位大小至关进军。正如该章所洽商的，华贵宽比工艺和小单位电流问题将极其进军。我试图为这些问题提供一些可能的惩处决策，并洽商了其他挑战，如新的编程干涉问题、数据保执、功耗等。
在第9章中，我归来和描摹了NAND闪存畴昔的时刻和市集出路。
我肯定《NAND闪存时刻》这本书是对NAND闪存行业和斟酌产物的紧要孝敬。我真挚地但愿这本书对大家今后的使命有用。
Seiichi Aritome
日本川崎
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◆ 序言：◆
原书序
1986年，当我在华盛顿特区时，有了一个对于NAND闪存的办法。
车震门事件完整照片那时我在华盛顿特区待了很万古刻。好意思国海外交易委员会（ITC）对日本通盘DRAM制造商拿告状讼，要求辞谢他们向好意思国出口，因为他们侵略了德州仪器公司的DRAM专利。我被派往华盛顿特区，担任处理ITC诉讼的工程师。ITC的庭审从早上6点一直执续到午夜，十分渊博。然则，庭审并不是每天王人举行。在那些日子里，我有许多清闲时刻。我对畴昔的半导体存储器进行了真切的念念考，我几年前发明的NOR闪存太弱了，无法取代磁盘，咱们需要进一步镌汰比特位资本，进一步任意每比特占用的空间。谜底是“NAND闪存”。1986年，我立即提交了专利肯求，并于1987年4月24日在日本提交了肯求。NAND闪存的好意思国专利注册号为USP 5245566。
回到日本后，我于1987年在东芝公司VLSI斟酌中心脱手了NAND闪存的开拓。我邀请几位工程师构成了NAND闪存的开拓团队，在很短的时刻内赢得了读写的基本数据。咱们立即向1987年的IEDM会议提交了一篇论文。为了进一步加快NAND闪存的开拓，我从DRAM团队中指派了几名成员（包括本书的作家Aritome博士）到闪存团队。
在那之后，我积极鼓吹开拓。我提议了一个4Mbit NAND闪存的原型器件的打算。然则，疼痛的是，斟酌中心莫得有余的预算来进行这个技俩。NAND闪存的开拓正处于危急中。我得找个东谈主来资助NAND技俩，这样它才能继续下去。我当先探访了东芝公司的计较机开拓部门，但他们的回复是，他们不会资助一个在半导体上取代磁存储器的逸想技俩。与此同期，我向耗尽电子实际室主任Tajiri讲授说，如果咱们设法分娩出4Mbit NAND闪存，相机就不再需要菲林了。我如实是在讲授咱们今天所知谈的数码相机将成为可能。因此，耗尽电子实际室承担了开拓用度。咱们于1988年告捷开拓了4Mbit NAND闪存，并于1989年2月在ISSCC上告示了这个4Mbit NAND闪存。尔后，耗尽电子实际室主任Tajiri使用4Mbit NAND闪存推出了宇宙上第一台用NAND闪存取代传统菲林的数码相机。那时，宇宙上第一款基于闪存的相机价钱很高，高出200万日元（合2万好意思元），因此销量欠安。
1992年，NAND闪存脱手分娩。第一个器件是0.7μm打算法例的16Mbit存储器。产量十分小；然则，这是一个进军的里程碑。为了大界限分娩，咱们不得不恭候4 ~ 5年，以创造主要用于数码相机的闪存卡市集。在分娩存储卡之后，NAND闪存的市集惊东谈主地浩大。这是颠覆性立异。盒式磁带的音乐播放器被基于闪存的便携式MP3音乐播放器所取代。USB存储器出现了，因此软盘隐没了。智妙手机和平板电脑王人是基于NAND闪存的存在而打算的。如今，NAND闪存已成为尺度的非易失性存储器，随地可见。然则，取代磁存储器（HDD等）的逸想还在继续。我期待SSD将来会取代HDD。
1994年，我离开东芝公司，被调到日本东北大学担任补助。我提议了SGT（环栅晶体管）NAND闪存，我也脱手了SGT 3D NAND闪存的基础开拓。《福布斯》杂志在2002年6月24日的封面上刊登了SGT NAND闪存的结构图和我的相片。SGT NAND闪存的单位结构现在用于量产的3D NAND闪存中。通盘NAND供应商王人在汇聚开拓基于SGT结构的下一代先进3D NAND闪存。
跟着NAND闪存市集的扩大，从事NAND闪存绝顶斟酌产物开拓的工程师飞速加多。《NAND闪存时刻》这本书有助于了解历史、基本结构和过程、缩放问题、3D NAND闪存等。Aritome博士是NAND闪存开拓团队的原始成员之一，领有高出27年的NAND闪存开拓和分娩工程师教悔。我但愿《NAND闪存时刻》这本书将有助于畴昔的NAND闪存时刻和产物，包括SSD。
终末，我要感谢NAND闪存开拓的原始团队成员。NAND闪存的终了离不开他们的孝敬。我很欢叫也很行运能与他们配合，共同接力于NAND闪存的开拓。
Fujio Masuoka
Semicon Consulting有限公司首席时刻官
日本东北大学名誉补助
◆ 作家简介：◆
Seiichi Aritome从2009年到2014年担任韩国利川市SK海力士公司的高档斟酌员。他在多个国度的多家公司为NAND闪存时刻作念出了高出27年的孝敬。他曾在中国台湾省的力晶半导体公司担任技俩独揽，在好意思国爱达荷州的好意思光科技公司担任高档工艺可靠性工程师，在日本川崎市的东芝公司担任首席巨匠。他毕业于日本广岛大学高等物资科学斟酌生院，获博士学位。他是IEEE会士（Fellow） 和IEEE电子器件学会（ Electron Device Society）的成员。
◆ 译者序：◆
译者序
NAND闪存时刻的发展历程，尽是立异和突破。这项时刻出生于 20 世纪 80 年代，是东芝公司的Fujio Masuoka博士发明的。在那时，传统存储时刻在容量和资本方面有许多不及，Fujio Masuoka博士提议了全新的存储架构，NAND 闪存时刻就这样出现了。最近这些年，3D NAND时刻兴起，NAND闪存时刻又上了一个新台阶。3D NAND通过在垂直标的堆叠存储单位，冲突了平面存储的物理限度，不仅提高了存储密度、镌汰了资本，性能和可靠性也有彰着晋升。这餍足了数据中心对渊博存储和快速读写的需求，为云计较、大数据分析等新时刻的发展提供了强有劲的撑执。
这本对于NAND闪存时刻的学术文章，在这个领域就像一个常识宝库。它不仅把NAND闪存时刻从脱手出现到发展熟悉的过程梳理得很明晰，还真切分析了底层旨趣、最新的时刻突破，以及畴昔的发展趋势。不管是刚战斗NAND闪存时刻的生手，如故在这个行业钻研多年的资深东谈主士，王人能从《NAND闪存时刻》这本书里学到新常识，得到新启发。
翻译《NAND闪存时刻》这本书，是因为出书社的刘星宁裁剪邀请我。那时我刚到江汉大学使命，曩昔也未作念过学术翻译。刘裁剪通过邮件和我疏浚了许屡次，属目先容了这本书，再加上本身对NAND闪存时刻的兴味，也但愿能为国内这个领域的发展出份力，就决定接下这个翻译使命。2016年我博士毕业就加入了长江存储，参与3D NAND闪存工艺时刻的研发。在这个过程中，我很彰着地嗅觉到，国内在这方面固然如故有了很猛向上，但和海外先进水平比起来，在专科常识的深度和广度上还有晋升的空间。好的专科竹帛对常识传播和时刻向上额外进军，是以我但愿通过翻译《NAND闪存时刻》这本书，把内部的专科常识和时刻理念带到国内，给国内存眷NAND闪存时刻的东谈主和专科东谈主士搭建一座和海外接轨的常识桥梁。
翻译的时候，遭受了不少贫寒。NAND闪存时刻的专科术语额外多，而且不同国度和地区的抒发还不一致，要保证翻译的准确性和一致性很难。书里还有许多复杂的时刻细节和旨趣，需要在准确传达原文好奇的同期，让译文简便易懂，让不同水平的读者王人能看显着、有得益，这亦然我一直努力惩处的问题。为了作念好翻译，我查阅了渊博专科文件贵寓，还和行业里的巨匠学者洽商，起劲每一个术语、每一句话王人能得到准确的翻译。
在此，对翻译过程中提供匡助的刘昊、刘进泽暗示感谢，感谢他们在骨子翻译、校对上提供的逍遥支执；同期也要感谢那些在专科术语和时刻细节翻译上给我提供匡助、接收我参议的专科东谈主士。
诚意祈望这本凝华着原作家心血与我努力的译著，能为国内NAND闪存时刻领域的发展注入新的活力。不管是初涉该领域的学生，如故在行业内拼搏的专科东谈主才，王人能从书中采纳到珍重的常识和灵感，共同鼓吹我国NAND闪存时刻迈向新的高度。
陈子琪
2025年1月于江汉大学