NAND flash na 25nm výrobním procesu Intel vyvinul v spolupráci se společností Micron a oficiálně ho představil 1. února 2010. Poslední výrobky odejdou z továrny na konci prosince nebo začátkem ledna příštího roku. Jde o disky modelových řad 313, 320, 520, 525 a 710, ve všech dostupných kapacitách.
25nm NAND flash Intel/Micron pod transmisním elektronovým mikroskopem
Intel tak začne výhradně používat jen nejnovější NAND flash čipy postavené na 20nm výrobním procesu. Přímým technologickým konkurentem k jeho 20nm NAND flash, které rovněž vyvinul v spolupráci s Micronem, je obdobně pokročilý 19nm výrobní proces konsorcia Toshiby a Sandisku.
Co bude dál? V plném vývoji je 15/14nm proces. Kdy dorazí, je otázkou. Není tajemstvím, že na 14nm procesu mohou výrobu potrápit fyzikální jevy, které nebyly na vyšších úrovních až tak palčivé. Zcela určitě není náhoda, že původně na rok 2014 naplánovaná 14nm mikroarchitektura CPU Intelu (Broadwell) se zřejmě objeví až v roce 2015.
Kolmý řez aktuálním 20nm blokem NAND flash, na kterém je vidět pětici tranzistorů
I když je paměť NAND Flash principiálně jednodušší na výrobu, ani ona se nevyhne množství nepříjemných problémů. Při výrobním procesu pod 20nm vyvstává několik vážných komplikací, jejichž řešení často vyžaduje odlišné postupy a hlavně materiály.
Jedním z problémů je stabilní udržení náboje na plovoucím hradlu tranzistoru. Pokud je totiž izolační vrstva oxidu menší než 6 nm (což je při 15/14nm výrobním procesu očekávatelné), elektrony z hradla se vlivem kvantových procesů začnou samovolně tunelovat do spodního substrátu a stav paměťové buňky se mění z logické nuly na jedničku. Se současnými materiály izolace hradel tak není možné pod tuto hranici jít.
Dalším z problémů je například počet elektronů, kterých je ve zmenšujících se hradlech stále méně a méně. Po překročení fundamentální hranice dochází k statistické fluktuaci a samovolným změnám stavu tranzistoru, s destruktivním vlivem na data. Není tedy možné díky pokročilejší fotolitografii jen jednoduše zmenšovat jednotlivé části tranzistorů. Je potřeba i jejich výrazných architektonických úprav.
Prototyp 15nm NAND flash společnosti Hynix
Na horním obrázku si můžete všimnout 15nm prototypy tranzistorů NAND Flash z laboratoří Hynixu, na kterých pracoval už v roce 2011. Experimentoval při tom s procesem tvorby miniaturních vzduchových bublin umístněných mezi tranzistory. Díky nim se vytvářely zlomy v materiálu, což fungovalo jako prostředek zabránění interference mezi plovoucími hradly sousedních tranzistorů. Při 15nm procesu se totiž dostávají k sobě tak blízko, že se hradla v důsledku párování začínají navzájem ovlivňovat (snaží se dostat na stejné hodnoty).
Bude skutečně zajímavé sledovat, jak bude nakonec konstrukce NAND flash při 14nm vypadat. Problémů je požehnaně (a pod 10 nm ještě víc, o tom však už jindy). Intel si však na nedostatek „brain power“ rozhodně stěžovat nebude.
Zdroje: X-bit labs, Intel a Hynix
