FanFET 3D NAND来啦！

想象一下在充斥着高速海量的信息流和计算流的未来社会，无论你身处何处，移动设备（包含NOR+OLED显示屏）都会实时在云端(动态随机存储器，DRAM)搜寻探索强大的逻辑运算和智能分析(NAND, CPU/AI)，快速获取新信息，然后做出决策。高速大容量内存和CPU/AI芯片应用于智能家居、自动驾驶、移动执行和大数据分析等领域，两者在无线通讯和智能计算时代发挥着重要作用。

本文将介绍应用于3D-NAND闪存的FanFET（创新型扇型场效应晶体管）的技术、标准和亮点，并介绍一种扩展到数字逻辑电路的简单概念。

图1是一幅技术发展路线图，展示了主流晶体管和产品应用当前发展状况。从CMOS（互补金属氧化物半导体）技术的角度来看，除了通用逻辑和功率器件产品外，还有NOR闪存技术。对于DRAM（动态随机存取存储器）、NAND(计算机闪存设备)和25nm以下的逻辑产品来说，它们的晶体管已分别发展为环绕栅晶体管（SGT），环绕栅（GAA，GAAFET）和鳍式场效应晶体管（FinFET）。

例如，低于1xnm的NAND闪存（严格来说是3D-NAND闪存）由串联的垂直电流GAA(统一认证架构)存储器组成；FinFET的逻辑电路已逐渐从CMOS演变为二维增强结构，与多鳍片（multi-fins）或纳米片（如MBCFET）并联，从而可以增大电流。以上技术需要深紫外线（DUV）或极紫外线（EUV）光刻设备才能制作出相应的纳米图案。

尽管如此，新型的FanFET是一种类似于风扇的有源元件。它具有垂直电流和相应的末端区域，符合制造三维存储栈和高密度存储器的标准。因此，它能应用于晶体管和存储器中。

图1 晶体管节点技术路线图

新3D-NAND闪存能创造出新晶体管

GAA单元目前是主流，也是全球主要存储器制造商拥有的唯一的三维闪存技术（3D-NAND Flash）。GAA采用四边形交错排列，根据薄膜材料的组合方式，其分为GAA CT单元或GAA FG单元。GAA电池产品的特征尺寸约为4F2及以上。GAA的结构也适合多层三维存储栈，这是三维闪存密度需求快速增长的原因。

存储节点技术的提高和密度的增加取决于两项关键技术：新兴材料和创新结构。目前，只有少数制造商会制造和使用由FRAM（铁电存储器）, MRAM（磁性随机存储器），PRAM（相变存储器）和RRAM（阻变式存储器）等新兴材料衍生出来的存储器。

对于创新结构，除去增加存储器密度，简化的方法和高度兼容的过程也满足了存储器的今后应用和普及的要求。从最接近填充单元的概念出发，Hexas技术考虑到了电路的布局和连接，并要求三维器件模型和三维过程集成合理化。当三维NAND闪存工作完成之后，形成了一个全新的晶体管，即晶体管FanFET，这是一种与FinFET和GAA完全不同的创新晶体管。图2显示了FanFET的结构、坐标和终端。

图2 FanFET的结构、坐标和终端

FanFET：既是晶体管也是存储器

FanFET与MOST晶体管基本结构相同，既可用作晶体管也可用作存储器。MOST和FanFET之间主要的区别在于终端的位置、漂移-扩散电流的3D偏微分方程、电流的方向以及3D模块化制造流程。FanFET采用垂直电流，很容易通过ArF/DUV光刻设备和多层膜堆叠技术完成。FanFET存储单元存在于密排六方结构（HCP）中，特征尺寸约为2F2，这意味着FanFET存储单元的单位面积密度是GAA存储单元的两倍。

3D-NAND闪存调制制造流程

3D-NAND 闪存模块化流程集成的关键是存储单元的建构和相对排列。图3是3D-NAND闪存上GAA和FanFET的图式结构标准。首先，前道在线工艺（FEOL）从多晶硅和氮化硅的薄膜叠层开始，紧接着是存储单元制造工艺，中段制程工艺（MEOL）和后端在线工艺（BEOL）。

图3 3D NAND闪存单元标准

在FEOL工艺的薄膜叠层中，必须考虑厚度的组合、沉积薄膜的均匀性和堆叠层的数量。在接下来的单元工艺中需要考虑以下问题：单元建构集成的方法和步骤、晶体管操作的沟道区和物理机制以及长宽比的蚀刻问题。最后一个是MEOL工艺的位线（BL）、字线（WL）和BEOL工艺中的金属互连。这可能会引起一些关键性问题，例如掺杂多晶硅或BL和WL金属线的导电性能、高长宽比、光刻对准的CD偏差以及金属或颗粒的污染。

存储单元模块的关键工艺和差异

Split GAA来源于GAA（Split GAA是作者暂定的名称）。图4对三个Split GAA和FanFET工艺模块化进行了比较。全面观察比较这四个存储单元的主要差别（此处省略了GAA工艺），上述前三家公司使用基于GAA工艺的Split GAA单元制造模型。GAA单元转变为椭圆形后，从技术层面来讲，其在拆分后，形成了一个Split GAA单元。

图4：单元形成主要特征的标准

通用标准生产过程包括薄膜堆叠、定义有源区（AA）、形成单元阵列、完成隔离层、连接线路以及再堆叠。

以汉萨科技股份有限公司的FanFET工艺流程为例。这些步骤包括单元格内部的隔离、隐藏式单元流程集成以及单元格之间的隔离。这是后栅级加工技术。

Split GAA与FanFET之间的存储单元评估

上面的四家公司的相似之处如下：都使用垂直电流、都具有多层堆叠的加工技术，连接单条导线，位线和字线的方式相同。虽在外观上相似，但当前Hexas存储器的操作区域与前三家企业显著不同。

为了处理存储单元模块，前三个单元的值必须固定为某一个值才能满足进一步处理的要求。单元直径是Split GAA单元孔的短轴之一，这会影响单元的最终密度。但是，在工艺集成中FanFET存储单元模块不存在这样的问题，因为FanFET存储单元的单元形状和特征尺寸可以根据开发者的需求自由调节，并且密度事实上也能改变。因为晶胞本身处于闭环结构，单元之间和单元内部的隔离层必须完全符合设计规格，所以上述三个公司的特征尺寸大约在3.5 F2〜6 F2区间内。

此外，由于各种步骤的顺序和差异，例如先栅工艺技术和后栅工艺技术，隔离层和单元的串联以及工艺流程上的薄膜残留物和CD偏压可能导致不同程度的边缘效应。

Split GAA的局限

Split GAA可能存在严重的问题，即它是晶胞中的闭环结构，并且这种结构可能会限制晶胞的大小。当晶胞收缩时，填充介质薄膜和BL就会出现问题。同时，Split GAA单元特征尺寸的增加，单位面积的存储密度便会减小。相反，FanFET可以自由调整单元和隔离层之间的形状和比例。其中的关键因素就是FanFET是一个开放式凹入单元，与光刻技术的曝光和发展以及介质薄膜的填充工艺无关。它可以在现有的12英寸ArF晶圆厂和DUV光刻设备中完成，该工艺的节点技术在90 nm（包含）到10 nm（不包含）内。

FanFET技术的亮点和优势

汉萨科技股份有限公司的FanFET具有10个技术亮点。从技术角度来看，第一组优势是创新的高密度晶体管单元，其中包括以下五点：

1.具有全新的扇型电场效应晶体管（FanFET）结构。

2.既适用于晶体管又使用于存储器。

3.能制作多层堆叠的3D结构和技术。

4.能增加单位面积的存储密度

5.拥有多样化的技术：除了独立的内存技术，它还可以扩展到嵌入式系统和内存计算中。

可延展的摩尔定律表明在节点技术中，FanFET的范围在90 nm（包括）到10 nm（不包括）之间。从商业角度来看，第二组优势包括以下五点：

6.能获得双赢的商业模式和战略盈利能力。

7.能使工艺与硅兼容：该加工技术与当前的12英寸晶圆厂兼容。

8.能降低开发成本并提高产能利用率。

9.能共享专利权：共享专利池，建立相关技术规范。

10.能创建完整的制造供应链

增加未来的商机

汉萨科技股份有限公司创新的FanFET 3D-NAND闪存与标准的MOST结构兼容，也是最高效的开发技术。闪存的晶胞简单但精确，其特征尺寸为2 F2，在3D工艺中单位体积的密度最高。在移动通信和人工智能时代，Hexas Technology公司希望通过双赢的商业模式与同类企业共同发展，以提高技术水平、获取商机，进一步整合新的材料技术，用来开发运用于航海行业的纳米级存储应用。

FanFET数字逻辑应用

连接n型和p型FanFET，便可形成逆变器的原型。

图5展示的是数字逻辑基本单元的FanFET逆变器。FanFET可以通过仿真和布局来实现相应的数字逻辑功能，在特征尺寸、电气特性和3D加工技术方面具有更多的动能和研发想象空间。与CMOS一样，FanFET是可以用于生产存储器和逻辑电路的晶体管。在半导体行业，FanFET是纳米级创新结构的新星，具有开发半导体技术的潜力。

图5：FanFET逆变器示意图

公司和作者

汉萨科技股份有限公司（Hexas Technology Corporation, Hexas）是一家从事存储芯片知识产权（IP）的研发和许可批准的新兴公司。

提供创新的新型晶体管FanFET，适用于3D-NAND闪存、NOR闪存和DRAM存储器等技术服务。节点技术的路线图范围在90nm到10nm（不包含）内。

知识产权能让客户未来能使用到高端产品，包括手机存储卡、固态硬盘（SSD），DRAM模块、嵌入式系统，甚至更多内存计算，以及自动驾驶、机器人、云系统、高速和高性能的AI计算应用。

汉萨科技股份有限公司的经营理念是创建移动存储技术和信息分发渠道。

作者汉萨科技股份有限公司的首席执行官Morgan Chen-Chih Wang是FanFET存储器和数字逻辑相关专利的研发者之一。

原文链接：

https://www.eetimes.com/the-concept-of-a-new-transistor-fanfet-technology-applied-to-3d-nand-flash/#

一万块配的主机 小心买错内存和SSD

买电脑这件事对女同学来说很麻烦，离开朋友的帮助基本上很难买到称心如意的产品，但对男同学来说就不一样了，相信有不少的男同胞在大学的第一台游戏主机都是自己攒的吧，反正笔者是这样的。

不过笔者收到了一个求助，我表弟今年大一最近攒机器让我帮他买硬件，我作为一名资深人士（菜鸟），当然义不容辞的答应了他。本着授人以鱼不如授人以渔的原则，我思索再三还是决定给他选好最重要的硬件之后其余部分让他自己去选择。

攒机不简单 攒机很简单

先买SSD和内存

从去年开始固态硬盘和内存一直是降价降价再降价，相信很多朋友都已经入手了吧，不过便宜是便宜，笔者不止一次听到朋友抱怨买到不合格的SSD，确实不良厂家现在还是有不少。

那么作为普通的消费者（小白），我们应当怎么选购固态硬盘呢？

1.看品牌很重要

短短几年，固态硬盘这个行业产生了不计其数的品牌，但是能符合消费者需求的品牌却寥寥无几。所以我们在挑选固态硬盘时，不妨选择一些大品牌的固态硬盘，千万不要贪图便宜购买质量不可靠的小品牌产品。

2.原厂颗粒最重要

固态硬盘虽说技术门槛很高，但它的结构是很简单的，主要由主控+PCB+闪存颗粒组成。这其中闪存颗粒成本最高，所以很多小厂商为了降低闪存颗粒的采购成本 ，往往会选择廉价的白片、黑片颗粒，虽然可以使用，但是在可靠性上存在这很大的问题，大家选购固态硬盘时，购买拥有自主生产闪存颗粒能力的固态硬盘厂商。

3.主控和固件算法也马虎不得

固态硬盘的固件和主控往往是很多小伙伴们容易忽略的地方，因为这部分技术术语比较难懂。固态硬盘的固件和主控其实非常重要，相同的闪存颗粒，不同的固件和主控会达到不一样的读写速度和使用寿命。我们可以这样理解，一款固态硬盘中，颗粒对性能的影响为60%，主控占20%，固件占20%。所以在选购时也需要注意这一点。

SSD我推荐：

结合以上几点我最终推荐的是三星的970EVO PLUS，相对于970 EVO增加了一个Plus，由64层升级到96层，采用了三星第五代V-NAND技术，在处理4K内容编辑、3D建模和仿真以及大型图片类游戏等要求较高的任务时，能够提供稳定的性能保障。

970EVO PLUS

顺序读取和写入速度达到了3,500MB/S和3,300 MB/S，随机读写速度600,000 IOPS和550,000 IOPS。

970EVO PLUS

970EVO PLUS使用了两颗闪存颗粒，依旧采用单面PCB设计，缓存以及主控芯片都安放在一侧，主控方面依旧是自家顶级的的PHONENIX。支持三星魔术师管理软件，随时能了解到你的硬盘所有信息，支持固件更新、性能优化等。

作为普通的消费者（小白），我们应当怎么选购内存呢？

1.颗粒芯片

内存颗粒芯片是最重要的核心元件，占据整根内存成本的70-80%，因此厂家节省成本最先从内存颗粒芯片着手。而内存芯片的好坏直接影响到内存的品质和性能。

一线内存品牌厂家建有内存颗粒芯片的切割、封装测试工厂，它们在品质上有保证，同时有利于控制成本，但是它们的品质要比内存原厂芯片略逊。一般采用三星、海力士、美光等，这些顶级大厂内存颗粒的内存条品质性能，必然会比其它“自主切割、封装测试的内存颗粒”的产品要高。

2.做工用料

大厂正品内存的电路线路清晰分明并且较为密集有序，同时走线所用的铜丝较粗并且外面覆盖抗氧化涂层。

内存的PCB电路板下部为一排镀金触点，叫做“金手指”。厚重的镀金层不仅可以提供稳定的数据传输通道，同时还能达到出色的抗氧化的效果，从而进一步提升内存的稳定性。所以这是选购时要注意的第二点。

3.PCB板

我们最后来看PCB电路板：通常而言，PCB电路板层数越多，其信号抗干扰能力越强，对内存稳定性越有帮助。内存PCB板分为6层、8层PCB板。

普条(又称裸条，没有散热片）基本采用6层PCB板，大部分入门级超频内存采用的是6层PCB板，中端和高端的超频内存采用的是8层10层PCB板。

内存我推荐：

铭瑄复仇者M3 RGB内存跟去年的复仇者内存在外观上有几分相似之处，散热马甲造型都是首领之剑，左右不对称设计，风格偏硬朗一些，不过铭瑄复仇者M3 RGB内存的铝合金散热器是银色的，比之前的黑色更有金属质感，拿在手里手感很是出色。

当铭瑄M3 RGB内存在3200MHz频率下的时候，内存的的读取，写入以及复制的AIDA64成绩为45779MB/S，44735MB/S，39944MB/S，延时为56.1ns，铭瑄M3 RGB内存的解压缩成绩为17200KB/S，表现可以说是相当不错了。

好了今天的攒机小知识关于内存和SSD的部分就是这样了，大家学会了吗？

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