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1、深度解读闪存-FLASH,第一章 FLASH的感性认识什么叫闪存 FLASH的分类 FLASH常见品牌第二章 FLASH制作过程封装方式 具体的制作过程,第三章 FLASH发展,闪存前期发展至90纳米制程的过渡 NAND FLASH的70纳米时代 NAND FLASH的60-50纳米时代 NAND FLASH的40纳米时代 NAND FLASH 30纳米时代及前景发展,第四章 FLASH的应用,第一章 FLASH的感性认识,第一节 什么叫FLASHFlash Memory中文名字叫闪存，是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器。,第二节 FLASH的分类功能特性分
2、为两种：一种是NOR型闪存，以编码应用为主，其功能多与 运算相关；另一种为NAND型闪存，主要功能是存储资料，如数码相机 中所用的记忆卡。 NOR FLASH和NAND FLASHNOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年 首先开发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统 天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND flash结结，强调 降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升 级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和 NAND闪存。,NOR FLASH和NAND FLAS
3、H的区别NOR的读速度比NAND稍快一些。NAND的写入速度比NOR快很多。NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。大多数写入操作需要先进行擦除操作。NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少,SLC/MLC基本原理什么是SLC和MLC？SLC全称为Single-Level Cell，MLC全称为Multi-Level Cel数码播放器中一般采用两种不同类型的NAND闪存。其中一种叫做SLC（Single Level Cell），单层单元闪存；第二种叫做MLC（Multi Level Cell），多层单元闪存。两者的主要区别是SLC每一个单元储存一位数据，而MLC通过使用大量的电压等级，每
4、一个单元储存两位数据，数据密度比较大。SLC芯片和MLC技术特点及区别一般而言，SLC虽然生产成本较高，但在效能上大幅胜于MLC。SLC晶片可重复写入次数约10万次，而MLC晶片的写入次数至少要达到1万次才算标准，而目前三星MLC芯片采用的MLC芯片写入寿命则在5000次左右。,A.读写速度较慢。相对主流SLC芯片，MLC芯片目前技术条件下，理论速度只能达到2MB左右，因此对于速度要求较高的应用会有一些问题。 B.MLC能耗比SLC高，在相同使用条件下比SLC要多15%左右的电流消耗。 C.MLC理论写入次数上限相对较少，因此在相同使用情况下，使用寿命比较SLC短。 D.MLC的价格比SLC低
5、3040%，有些甚至更低。目前MLC和SLC 在2GB闪存芯片上的价格相差了将近100多元，他们的差异还是比 较明显的。所以对于选择数码播放器的朋友，选择更便宜廉价的MLC芯片产品还 是选择稳定性和性能更好的SLC产品，就看你的需要了。,第三节 NAND FLASH 品牌,从上表从而可以看出，我们现在FLASH行业的一些常见品牌： 1.SamSung三星 2.Toshiba 东芝 （最早提出闪存概念的公司） 3.Hynix 海力士 4.Micron Technology 镁光 5.Interl 英特尔（第一个生产闪存并投入市场的公司）,第二章 FLASH制作过程,第一节 封装方式,芯片封装是指
6、包裹于硅晶外层的物质。目前最常见的封装方式有 TSOP(ThinSmall Outline Packaging)，BAG,COB ，一体成型等 ，早期的芯片设计以 DIP(DualIn-line Package) 以及 SOJ(Small Outline J-lead) ，CSP(Chip ScalePackage)的方式封装为主。以下对不同封装方式的介绍能够帮助了解它们的不同点。,封装方式一 BGA,BGA(Ball Grid Array Package)-球栅阵列封装 随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术 关系到产品的功能性，当IC的频率超过100MHz时
7、，传统封装方式可 能会产生所 谓的“CrossTalk”现象，而且当IC的管脚数大于208 Pin时，传统的封装方式有其 困难度。因此，除使用QFP封装方式外，现今大多数的高脚数芯片（如图形芯片 与芯片组等）皆转而使用BGA(Ball Grid Array Package)封装技术。BGA一出现 便成为CPU、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。BGA封装具有以下特点： 1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率。,2.虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善热性能。 3.信号传输延迟小，适应频率大大提高。 4
8、.组装可用共面焊接，可靠性大大提高。,封装方式二 COB,COB（Chip on board）工艺，是指厂商为节省成本，没有采用标准的闪存芯片+控制芯片独立封装的形式，而是将闪存芯片和控制器芯片直接连接，封装在一体，并固定于印刷线路板上的生产方式。,封装方式三 TSOP,TSOP (Thin Small Outline Package 薄型小尺寸封装 ) 镶嵌在电路版上的包装 , TSOP 最早被应用在制造笔记型计算机所用的名片大小模块上。 近年来，叠层芯片封装逐渐成为技术发展的主流。叠层芯片封装技术，简称3D封装，是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封
9、装技术，它起源于快闪存储器(NOR/NAND)及SDRAM的叠层封装。,单芯片TSOP生产工艺流程比较简单，只需要经过一次贴片、一次烘烤、一次引线键合就可以了，流程如图所示：,第二节 FLASH具体制作封装过程,晶圆是制造IC的基本原料，而晶圆又是什么制作来的呢-硅，晶圆的原始材 料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅 。硅是由沙子所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%）接着是将 这些纯硅制成长硅晶棒，成为制造积体电路的石英半导体的材料，经过照相制 版，研磨，抛光，切片等程序，将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒，然后切割成一片 一片薄薄的晶圆。我们会听到几寸的晶圆厂，如果硅晶圆的直径越大
10、，代表著这 座晶圆厂有较好的技术。另外还有scaling技术可以将电晶体与导线的尺寸缩 小，这两种方式都可以在一片晶圆上，制作出更多的硅晶粒，提高品质与降低成 本。所以这代表6寸、8寸、12寸晶圆当中，12寸晶圆有较高的产能。当然，生产 晶圆的过程当中，良品率是很重要的条件。硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，即成为积体电路工厂的基本原料硅 晶圆片，这就是“晶圆”。在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有 特定电性功能之IC产品。,第三章 FLASH的发展,1.在1984年，东芝公司的发明人Fujio Masuoka 首先提出了快速闪存存储器(此处简称闪存)的概念。2.Intel是世界上第
11、一个生产闪存并将其投放市场的公司。1988年，公司推出了一款256K bit闪存芯片。 3.第二种闪存称为NAND闪存。它由东芝公司于1989年研制，并被认为是NOR闪存的理想替代者。 4.MLC是英特尔（Intel）在1997年9月最先开发成功的。5.2004年，除三星和东芝增加产能外，包括Hynix、英飞凌及瑞萨等大厂，也自 2004年起陆续进入NAND闪存市场。,第一节 闪存前期发展至90纳米制程的过渡,90纳米对半导体厂商来说，是更加尖端的技术领域，过去工艺都以“微米”做单位，微米是纳米(nm)的1000倍。我们常以工艺线宽来代表更先进的半导体技术，如0.25微米、0.18微米、0.1
12、3微米，0.13微米以下的更先进工艺则进入了纳米领域。130纳米(0.13微米)在2001年是各大半导体公司的研发重点 ，接着三星于2002年9月宣布90纳米工艺成功试产2G Flash。,1.2001年初，三星电子18日表示，已推出采用0.15微米制程技术的512Mb NAND型快闪内存。 2.2001年9月，三星电子领先业界首度采0.12微米制程，将1G NAND型闪存（Flash Memory）商用化，此次共推出1G单颗闪存及2颗堆栈式2G闪存，计划用于近来需求遽增的PDA与记忆卡等需储存量多资料的产品。 3. 2004年ST采用120纳米技术发布两款256Mbit与128Mbit的“小
13、型页面”NAND型闪存。 4.东芝将推出全球第一颗4Gb的NAND闪存芯片 2004年4月东芝采用90纳米技术推出容量4Gb的NAND FLASH，售价为12,000日元(114美元)，2004年第三季度全面量产。 5.美光将生产NAND型闪存 2GB产品年底上市 2004年Q2，美光网络和通讯业务副总Jan du Preez指出：“ 美光积极进军NAND市场，初期将推出采用90纳米制程的产品，然后升级到72和58纳米。我们的NAND产品计划包括多重组态及高达16GB的容量，预期会很快量产以满足市场预测的需求。” 6. 2005年Q2，海力士用90纳米技术推出单颗2GB的NAND FLASH。
14、,第二节 NAND FLASH的70纳米时代,1.三星于2005年1月初宣布成功导入70nm制程科技投产4Gb NAND型闪存，不到1个月内又宣布即将自3月开始，量产高容量4Gb NAND型闪存，与90nm制程相较，导入70nm制程量产后，可望为三星增加4成左右的NAND型闪存产能。2.2005年出，东芝与SanDisk公司宣布，已经成功开发出使用70nm制造工艺的8Gb NAND闪存芯片，实现了单一芯片存储1GB数据的目标。 3.2005年，三星将大批量生产70纳米技术4G NAND闪存 2005年6月，三星本周一宣布，已经开始在 12寸晶圆上投产 70纳米制程的 NAND flash 记忆
15、芯片，这也是目前业界所能投产的最高制程！每月12英寸晶圆产能约7,000片，年底达到月产能1.5万片水平 。4.2006年，海力士Hynix发布NAND闪存路线图 ，采用70纳米技术年量产16Gb产品,第三节 NAND FLASH的60-50纳米时代,如果说90纳米工艺和300mm晶圆厂已经让很多半导体制造商望而怯步的话，那么 65纳米则是半导体制造产业的分界线 。1.2005年，美国内存大厂美光(Micron)日前宣布，该公司高容量8Gb与4Gb NAND 型快闪存(Flash)，已通过客户面验证，目前正出货中。2.东芝将在2006年推出布线宽度为55nm的产品，以求提高读写速度。东芝目前的
16、 主力品种为布线70nm的产品，读取速度为每秒6MB，Fab1,Fab2产能达到10-11万 片 3. 2006年底英特尔正式导入50纳米投产NAND型闪存 。4.2007年底多数NAND Flash业者将产能转进50纳米工艺世代，像是东芝 （Toshiba）旗下所有12英寸厂均已全数转进56纳米工艺出货。,5.2007年1月，东芝公司宣布，与合作伙伴SanDisk一起开发成功56nm工艺8Gb（1GB）/16Gb（2GB）闪存芯片。与以往的产品一样，这两种芯片仍然采用MLC（Multi Level Cell）存储架构。6.三星50nm制程打造16Gb NAND闪存送样。7.三星率先量产51n
17、m制程16Gb NAND闪存芯片，成为首家量产51nm 16Gb NAND闪存的公司，该容量为业内最高，而51nm工艺也是目前最精密的制程技术。8.争抢苹果NAND闪存订单 海力士跑步进入57纳米制程 。,第四节 NAND FLASH的40-30纳米时代,海力士NAND Flash从60纳米直接跳到48纳米工艺，但这一步却走了相当久，原预 计2008年初量产，却一延再延，眼看三星电子(Samsung Electronics)下半年量 产42纳米，东芝(Toshiba)43纳米工艺也将步入量产，以及美光(Micron)和英特 尔(Intel)34纳米工艺计划量产，使得海力士亟欲将48纳米工艺推上前线。事实 上，海力士最新48纳米工艺，与三星和东芝50纳米工艺是同一个世代。1.2006年9月，韩国三星电子公司宣布，开发成功40nm工艺生产容量达32b（4GB） 的NAND闪存芯片， 2.英特尔镁光发布采用34纳米工艺 生产32Gbit闪存芯片 。 市调机构Semiconductor Insights更指出，NAND Flash未来至少能精进至20纳米 工艺，使得业界原本规划欲取代Flash的Universal Memory技术，包括FeRAM、 MRAM、OUM与其它存储器技术，都有可能不敌Flash如此迅猛的进步速度，甚至将 导致它们因此退出历史舞台。,
