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Grundlagen der Flash-Technik, Teil 2

Die Grenzen der Fertigungstechnik von SSD- und Flash-Speicherzellen

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Alternative Flash-Techniken

Nicht alle Flash-Bausteine sind gleich aufgebaut. Es gibt Techniken, die einzelne, besondere Vorteile aufweisen.

  • MONOS

MONOS-Flash (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) von Renesas ist eine hochzuverlässige Technik, die auch noch bei über 150 °C zuverlässig arbeitet, also beispielsweise in der Motorsteuerung eines Autos. Die Einsatzbedingungen in der Industrie und in Fahrzeugen sind wesentlich härter als im Büro oder im Rechenzentrum. Auch die Zuverlässigkeit muss trotz dieser erschwerten Bedingungen deutlich höher sein.

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Das physikalische Prinzip von MONOS-Flash ist schon seit 20 Jahren bekannt. Der große Vorteil der MONOS-Technik besteht darin, dass die Ladungsträger auf dem Floating Gate im Falle einer Störung nicht alle abfließen. Das erhöht die Zuverlässigkeit. Bei herkömmlichem Flash ist das Floating Gate leitend, somit können bei Defekten in der Oxidschicht alle Ladungsträger abfließen.

Bei MONOS-Flash besteht das Floating Gate aus einer nichtleitenden Nitridschicht (Si3N4). So kommt es also nicht zu einem Verlust der Ladungsträger. Bei herkömmlichem Flash müssen die Abmessungen für höhere Zuverlässigkeit vergrößert werden. Bei MONOS können die Abmessungen sogar verkleinert werden. Kleinere Flash-Zellen sind schnellere Zellen. Das ergibt eine Lesezugriffszeit von nur 10 Nanosekunden bei gleichzeitig extrem hoher Zuverlässigkeit über den gesamten Temperaturbereich von -40 bis +125 °C und bis +150 °C im Auto. Dieser große Temperaturbereich gilt für Lesen, Schreiben und Löschen. Mit breiteren Strukturen können dann sogar effektive Zugriffszeiten von fünf Nanosekunden erreicht werden. Derzeit wird MONOS-Flash für eine 65-Nanometer-Struktur entwickelt. An dem Einsatz für die 45-Nanometer-Strukturbreite wird geforscht.

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