芯耀
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作为半导体行业的从业者或爱好者，了解存储器技术的基础知识和最新发展至关重要。本文基于Micron Technology的教育资料，共85页，系统梳理了半导体存储器的核心概念、工作原理和行业前沿技术。
一、半导体存储器基础概念
半导体存储器是现代电子设备的核心组件，主要分为易失性存储器(Volatile)和非易失性存储器(Non-Volatile)两大类。
关键区别：
易失性存储器(如DRAM)：断电后数据丢失，速度快，用作"工作内存"
非易失性存储器(如NAND Flash)：断电后数据保留，速度较慢，用作"存储内存"
存储器基本操作：
1.写入/编程(Write/Program)：将数据(1和0)存储到存储器中
2.读取(Read)：从存储器中获取数据
3.擦除(Erase)：删除存储器中的数据
二、半导体器件基础
理解存储器技术需要先掌握基本的半导体器件原理：
1. 导体、绝缘体和半导体
·导体：如铝、钨、铜，电流易通过
·半导体：硅(Si)，通过掺杂改变电阻率
2. 基本电子元件
·电阻：限制电流流动
·电容：存储电荷，由两个导电板和中间的绝缘介质(电介质)组成
·晶体管：电子开关，最常见的是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)
三、DRAM技术详解
DRAM单元结构
每个DRAM单元由1个晶体管+1个电容组成：
·晶体管作为开关
·电容存储电荷(有电荷=1，无电荷=0)
DRAM工作原理
写入操作:
o位线(Bit Line)提供电压
o字线(Word Line)激活晶体管
o电荷存储在电容中
读取操作：
o字线激活晶体管
o电容电荷转移到位线
o感应放大器检测电荷量
o数据被刷新(因读取会破坏电荷)
刷新操作：
o必须定期刷新(约每64ms)
o因电容会自然漏电
DRAM技术发展
Micron最新的1β DRAM技术特点：
·采用先进图案倍增光刻技术
·延续DDR5和LPDDR5技术领先优势
·在图形处理、HBM3和汽车应用表现卓越
·在功耗、性能和成本方面保持行业领先
特别值得一提的是，Micron已推出业界首款8层24GB HBM3 Gen2内存，带宽超过1.2TB/s，引脚速度超过9.2Gb/s，比当前HBM3解决方案提升达50%。
四、闪存(Flash)技术详解
闪存是非易失性存储器的主要形式，分为NOR和NAND两种架构。
NAND闪存单元结构
·控制栅(Control Gate)：施加电压控制
·浮栅(Floating Gate)：存储电荷
·隧道氧化物(Tunnel Oxide)：允许电荷隧穿
NAND闪存工作原理
编程(写入)：
o衬底接地
o控制栅施加约+20V电压
o电子隧穿进入浮栅并被捕获
擦除：
o控制栅接地
o衬底施加约+20V电压
o电子从浮栅隧穿回衬底
读取：
o根据浮栅是否有电荷判断存储的是1还是0
o有电荷=0(编程状态)
o无电荷=1(擦除状态)
多级单元(MLC)技术
现代NAND闪存通过多级单元技术大幅提升存储密度：
·SLC：1bit/单元(2种状态)
·MLC：2bit/单元(4种状态)
·TLC：3bit/单元(8种状态)
·QLC：4bit/单元(16种状态)
3D NAND技术
传统NAND是平面(2D)结构，而现代NAND采用3D堆叠技术：
·将存储单元垂直堆叠
·显著提高存储密度
·Micron已量产176层和232层3D NAND
Micron的232层NAND是当前业界最先进的闪存技术，具有以下特点：
·延续CMOS下阵列(CuA)和双阵列堆叠工艺架构
·针对管理型NAND和SSD优化
·结合外部和优化内部控制器
·密度、功率和带宽节点间持续提升
五、关键术语解析
1.晶圆(Wafer)：制造半导体器件的硅基板，直径通常为300mm
2.芯片(Die)：晶圆上单个完整的存储器芯片
3.阵列(Array)：存储数据的实际存储单元区域
4.外围电路(Periphery)：支持阵列工作的电路(泵、调节器、I/O等)
5.划片槽(Scribe)：晶圆上芯片之间的区域，包含测试结构
六、总结与展望
半导体存储器技术持续快速发展：
·DRAM方面：1β技术推动HBM3 Gen2等高性能内存发展
·NAND方面：3D堆叠已达232层，QLC技术成熟
·存储密度、性能和能效持续提升
未来趋势：
1.存储类内存(Storage-Class Memory)技术发展
2.更高层数的3D堆叠技术
3.新型存储器技术如MRAM、ReRAM的商用化
作为半导体从业者，我们需要持续跟踪这些技术进步，理解其底层原理，才能更好地应对行业变革和挑战。
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