[原创] 上海华力SONOS加持，eFlash的未来可期

2018-04-26 14:00:18 来源: 官方微信

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随着汽车电子和物联网等应用的兴起，市场上对嵌入式闪存（eFlash）的技术的需求也水涨船高。但从目前的现状看来，高端嵌入式闪存的设计和生产大都掌握在国外少数厂家手中，这和致力于打造自主可控的中国芯目标相背。

有见及此，国内领先的晶圆代工厂——上海华力正在和合作伙伴携手，助力中国嵌入式闪存技术升级。首批推出的具体成果就是华力和Cypress一起推的用于IoT/MCU/智能卡的高性能，高可靠性的55纳米SONOS嵌入式闪存技术。

从嵌入式存储的原理上看，现在主流的工艺是Floating Gate 。这种传统的硅工艺因为应用历史比较长，且不涉及到材料的改变，因此大家对其都比较了解。为此这些年来，它一直都是嵌入式存储厂商的最爱。但随着大家对功耗、性能、成本和可靠性要求的渐增，这种相对传统的工艺有其局限性。为此业界探索了Charge-Trap eFLASH这种特殊工艺产品，华力的SONOS嵌入式闪存技术就是当中的一个先行者。

据华力研发一部总监邵华介绍，华力的55纳米SONOS嵌入式闪存技术授权自Cypress的技术。在55纳米工艺上，这些嵌入式闪存取得了高可靠性、高竞争力和高质量的重要成果，各项技术指标和产品市场应用已经达到国际先进水平。

这是国际上首家量产的55纳米SONOS嵌入式闪存技术，邵华强调。华力持续精进，通过工艺模块、工艺集成，闪存器件微缩，电路设计、光罩缩减和良率提升等一系列方式，在提升55纳米嵌入式闪存技术产品可靠性、产品竞争力、产品质量等几个关键方面开展技术创新，达成了以下的几点领先优势：

（1）高可靠性：远高于业界标准的数据保持能力

据介绍，55纳米SONOS闪存器件的最大难点在于其可靠性，而数据保持能力则是可靠性中最大的难关。嵌入式闪存工艺除了形成闪存器件外还需要引入高压、低压氧及退火等大量的热过程。12寸工艺上这些热预算对SONOS闪存的超薄隧道氧层以及存储层的负面影响指数上升。

华力对传统的栅氧工艺模块和工艺集成方案进行大胆创新，研发了业界首创的“ISSG G1 First方案”，大幅降低了热预算。不但有效抑制水汽侧向氧化隧道氧化层，也大幅抑制存储层中主要深势阱中心H逸出；扩大编程窗口同时，大幅提高了数据保持能力。嵌入式闪存产品在极端苛刻的50万次擦写后数据数据保持寿命仍然可以达到20年，远高于业界的1万次擦写后数据保持10年的标准，实现了高可靠性的应用，达到国内先进水平。

（2）高质量：超低成本、高良率

华力55纳米SONOS嵌入式闪存在55纳米逻辑平台上仅增加了4张光罩，与业界其它量产的55纳米嵌入式闪存技术（需要额外加入9~12张光罩）有非常强的成本优势。但华力团队仍然通过系列技术创新进一步提升质量，降低成本。

除了开发了3+0的后段工艺，以及CUP（Circuit Under Pad）工艺结构，对部分客户产品还通过工艺优化实现了额外的4张光罩层次缩减。另外在不采用冗余电路设计的条件下，通过晶圆边缘WEE/EBR/ECP实验、CMP 研磨压力边缘优化、PH边缘失焦优化、缺陷边缘定点监测等等，大幅提升产品良率，目前已经稳定达到97%，在成本和量产制造方面达到国际先进水平。

（3）可持续微缩：至少可缩小至28纳米技术节点

而众所周知闪存单元面积的持续缩小是NVM界的“摩尔定律”，一直引导着闪存技术的发展。为此华力一直在推进这方面的进步。

据介绍，华力的55纳米嵌入式闪存第一代闪存单元面积与业界同期相当。结合华力在55纳米工艺平台的积累和对于40纳米、28纳米等先进技术的经验，以及对闪存机理和工艺控制的理解，华力技术团队在AA、POLY、SPACER、SALICIDE、BEOL等各个关键模块和闪存器件Mismatch上进行了二次开发，成功将闪存单元微缩30%，闪存最大密度提升4倍，而闪存阵列的离散度降低了20%。华力成功量产了业界最小的嵌入式闪存单元（0.07平方微米）产品，达到了国际领先水平。

在技术节点演进上，华力55纳米嵌入式闪存工艺的存储单元器件结构和类型先进，可持续缩小尺寸，预计至少可缩小至28纳米技术节点，技术可持续性强。

邵华告诉记者，华力的55纳米嵌入式闪存技术平台在2016年完成技术开发并开始风险量产，在2018年已经实现多家客户、多颗产品的验证和量产，产品涵盖了低功耗IOT存储芯片、触控控制芯片、高速MCU、嵌入式FPGA、智能卡芯片、安全芯片等。

邵华还表示，华力现在还能针对客户的需要，提供定制嵌入式闪存IP、设计、工艺、测试和可靠性验证等一系列服务，满足客户不同的需求。

面对新应用的崛起态势，华力蓄势待发！

文/半导体分行业观察李寿鹏

今天是《半导体行业观察》为您分享的第1569期内容，欢迎关注。