華力的55納米SONOS嵌入式閃存技術(shù)授權(quán)自Cypress的技術(shù)

隨著汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的興起，市場(chǎng)上對(duì)嵌入式閃存（eFlash）的技術(shù)的需求也水漲船高。但從目前的現(xiàn)狀看來(lái)，高端嵌入式閃存的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)大都掌握在國(guó)外少數(shù)廠家手中，這和致力于打造自主可控的中國(guó)芯片目標(biāo)相背。

由見(jiàn)及此，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的晶圓代工廠——上海華力正在與合作伙伴攜手，助力中國(guó)嵌入式閃存技術(shù)升級(jí)。首批推出的具體成果就是華力和Cypress一起推的用于IoT/MCU/智能卡的高性能、高可靠性的55納米SONOS嵌入式閃存技術(shù)。

從嵌入式存儲(chǔ)的原理上看，現(xiàn)在主流的工藝是Floating Gate。這種傳統(tǒng)的硅工藝因?yàn)閼?yīng)用歷史比較長(zhǎng)，且不涉及到材料的改變，因此大家對(duì)其都比較了解。為此這些年來(lái)，它一直都是嵌入式存儲(chǔ)廠商的最愛(ài)。但隨著大家對(duì)功耗、性能、成本和可靠性要求的漸增，這種相對(duì)傳統(tǒng)的工藝有其局限性。為此業(yè)界探索了Charge-Trap eFLASH這種特殊工藝產(chǎn)品，華力的SONOS嵌入式閃存技術(shù)就是當(dāng)中的一個(gè)先行者。

據(jù)華力研發(fā)一部總監(jiān)邵華介紹，華力的55納米SONOS嵌入式閃存技術(shù)授權(quán)自Cypress的技術(shù)。在55納米工藝上，這些嵌入式閃存取得了高可靠性、高競(jìng)爭(zhēng)力和高質(zhì)量的重要成果，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品市場(chǎng)應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

這是國(guó)際上首家量產(chǎn)的55納米SONOS嵌入式閃存技術(shù)，邵華強(qiáng)調(diào)。華力持續(xù)精進(jìn)，通過(guò)工藝模塊、工藝集成、閃存器件微縮、電路設(shè)計(jì)、光罩縮減和良率提升等一系列方式，在提升55納米嵌入式閃存技術(shù)產(chǎn)品可靠性、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力、產(chǎn)品質(zhì)量等幾個(gè)關(guān)鍵方面開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新，達(dá)成了以下的幾點(diǎn)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)：

高可靠性：遠(yuǎn)高于業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)保持能力

據(jù)介紹，55納米SONOS閃存器件的最大難點(diǎn)在于其可靠性，而數(shù)據(jù)保持能力則是可靠性中最大的難關(guān)。嵌入式閃存工藝除了形成閃存器件外還需要引入高壓、低壓氧及退火等大量的熱過(guò)程。12寸工藝上這些熱預(yù)算對(duì)SONOS閃存的超薄隧道氧層以及存儲(chǔ)層的負(fù)面影響指數(shù)上升。

華力對(duì)傳統(tǒng)的柵氧工藝模塊和工藝集成方案進(jìn)行大膽創(chuàng)新，研發(fā)了業(yè)界首創(chuàng)的“ISSG G1 First方案”，大幅降低了熱預(yù)算。不但有效抑制水汽側(cè)向氧化隧道氧化層，也大幅抑制存儲(chǔ)層中主要深勢(shì)阱中心H逸出；擴(kuò)大編程窗口同時(shí)，大幅提高了數(shù)據(jù)保持能力。嵌入式閃存產(chǎn)品在極端苛刻的50萬(wàn)次擦寫后數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)保持壽命仍然可以達(dá)到20年，遠(yuǎn)高于業(yè)界的1萬(wàn)次擦寫后數(shù)據(jù)保持10年的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了高可靠性的應(yīng)用，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

高質(zhì)量：超低成本、高良率

華力55納米SONOS嵌入式閃存在55納米邏輯平臺(tái)上僅增加了4張光罩，與業(yè)界其它量產(chǎn)的55納米嵌入式閃存技術(shù)（需要額外加入9~12張光罩）有非常強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)。但華力團(tuán)隊(duì)仍然通過(guò)系列技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)一步提升質(zhì)量，降低成本。

除了開(kāi)發(fā)了3+0的后段工藝，以及CUP（Circuit Under Pad）工藝結(jié)構(gòu)，對(duì)部分客戶產(chǎn)品還通過(guò)工藝優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了額外的4張光罩層次縮減。另外在不采用冗余電路設(shè)計(jì)的條件下，通過(guò)晶圓邊緣WEE/EBR/ECP實(shí)驗(yàn)、CMP研磨壓力邊緣優(yōu)化、PH邊緣失焦優(yōu)化、缺陷邊緣定點(diǎn)監(jiān)測(cè)等等，大幅提升產(chǎn)品良率，目前已經(jīng)穩(wěn)定達(dá)到97%，在成本和量產(chǎn)制造方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

可持續(xù)微縮：至少可縮小至28納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)

在技術(shù)節(jié)點(diǎn)演進(jìn)上，華力55納米嵌入式閃存工藝的存儲(chǔ)單元器件結(jié)構(gòu)和類型先進(jìn)，可持續(xù)縮小尺寸，預(yù)計(jì)至少可縮小至28納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)，技術(shù)可持續(xù)性強(qiáng)。

邵華告訴記者，華力的55納米嵌入式閃存技術(shù)平臺(tái)在2016年完成技術(shù)開(kāi)發(fā)并開(kāi)始風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)，在2018年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)多家客戶、多顆產(chǎn)品的驗(yàn)證和量產(chǎn)，產(chǎn)品涵蓋了低功耗IoT存儲(chǔ)芯片、觸控控制芯片、高速M(fèi)CU、嵌入式FPGA、智能卡芯片、安全芯片等。

邵華還表示，華力現(xiàn)在還能針對(duì)客戶的需要，提供定制嵌入式閃存IP、設(shè)計(jì)、工藝、測(cè)試和可靠性驗(yàn)證等一系列服務(wù)，滿足客戶的不同需求。

面對(duì)新應(yīng)用的崛起態(tài)勢(shì)，華力蓄勢(shì)待發(fā)！