3D XPoint的原理

海贝   2019年6月29日 浏览量:3178

    3D XPoint的原理

    目前英特尔和美光对3D XPoint应用的物理特性闭口不谈,资料更是匮乏。一些不具名的介绍资料显示,3D XPoint使用的标记数据状态的物理值不是业内常用的电压、也不是电流,更不是目前还在实验室内的磁极,而是电阻。

    3D XPoint的原理解析 NAND和DRAM为什么拼不过它

    3D XPoint的工作原理与NAND存在着根本性的不同。

NAND通过绝缘浮置栅极捕获不同数量的电子以实现bit值定义,而3D XPoint则是一项以电阻为基础的存储技术成果,其通过改变单元电阻水平来区分0与1。

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    3D XPoint的结构非常简单。它由选择器与内存单元共同构成,二者则存在于字线与位线之间(因此才会以‘交叉点’来定名)。在字线与位线之间提供特定电压会激活单一选择器,并使得存储单元进行写入(即内存单元材料发生大量属性变化)或者读取(允许检查该存储单元处于低电阻还是高电阻状态)。

    猜测,写入操作要求具备较读取更高的电压,因为如果实际情况相反,那么3D XPoint就会面临着上在读取存储单元时触发大量材料变化(即写入操作)的风险。

    英特尔与美光双方并没有透露内部读取/写入的具体电压数值,不过根据得到的消息,其电压值应该低于NAND——后者需要利用约20伏电压来编写/擦除以创建出足够通过绝缘体的电场电子隧道。

而这种较低的电压要求自然也能够使得3D XPoint拥有比DRAM以及NAND更低的运行功耗。

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    顾名思义,3D XPoint的存储单元可以以3D方式进行堆叠,从而进一步提升存储密度。目前第一代晶粒样品使用的是双层设计方案。双层听起来实在有些寒碜,特别是考虑到目前的3D NAND芯片已经拥有32层,且逐步开始向48层进军。

不过3D XPoint的构建方式完全不同,直接进行层数比较显然并不科学。

    3D NAND在制造过程中首先加入沉积导电层,而后再在每一层之上添加绝缘材料。只有在全部层沉积完毕之后,整个“单元塔”才能以光刻方式进行定义,而后再在高纵横比蚀刻孔内填充通孔材料以实现各层内存储单元的彼此互通。

    相比之下,3D XPoint的每一层都需要进行光刻与蚀刻(即在各层之上重复同样的流程),接下来再对下一层进行沉积。

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更新日期:2019年6月29日
关键字:3D XPoint
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