일본 시스템반도체기업 르네사스일렉트로닉스는 16/14nm 공정 이후 플래시 메모리 내장 MCU 용으로 핀(FIN) 구조 입체 트랜지스터를 채용한 'SG-MONOS' 플래시 메모리의 대용량화에 성공했다고 밝혔다.
지난해 르네사스가 세계 최초로 발표한 FIN 구조 SG-MONOS 플래시 메모리의 단일 셀 동작 확인에 이어 대용량 메모리 동작과 신뢰성이 검증 된 것이다. 16/14nm 공정 이후 MCU에 탑재 가능한 100MB 이상 대용량 플래시 메모리 실현이 가능하게 됐다.
최근 자율주행차로 대표되는 자동차 기술 발전과 사물인터넷(IoT) 확산 등으로 고성능·저전력 요구가 확대되면서 미세 공정을 이용한 MCU 수요가 늘고 있다. 르네사스는 현재 양산·개발 중인 40/28nm 공정을 앞선 16/14nm 공정에 탑재 가능한 플래시 메모리 개발을 세계 처음으로 진행하고 있다.
르네사스는 기존에 채용한 전하 트랩형 플래시 메모리 기술을 응용해 FIN 구조 SG-MONOS 플래시 메모리 셀 개발에 성공했다. SG-MONOS 플래시 메모리는 3차원 입체 구조인 FIN구조로의 전개가 용이하고, 동일 구조의 16/14nm 로직 공정과도 친화성이 높은 것이 특징이다. 또 전하 트랩형 MONOS 플래시 장점인 뛰어난 전하 유지 특성은 FIN 구조에서도 손실되지 않고 기존과 동등한 신뢰성을 유지한다. 대용량 메모리에서도 동작 검증에 성공, 100MB 이상의 플래시 메모리를 탑재하는 고성능/고신뢰성 MCU가 가능하다.
시제품에서 FIN구조를 위한 프로세스 조건의 최적화를 실시했다. 기존 플레이너(Planar) 구조와 비교해 프로세스 단계 변화 없이도 이뤄진다. FIN 구조에서 효과가 어레이 레벨에서도 안정화돼 100MB 이상 차세대 대용량 플래시 메모리가 가능하게 됐다.
라이팅 전압을 단계적으로 상승시키는 스텝 펄스 라이팅 방식(ISSP)을 어레이 동작으로도 최적화해 고속 라이팅과 신뢰성을 모두 확보했다. 또 기존보다 안정적이고 빠른 리라이팅을 할 수 있다.
리라이팅 후 160℃에서 기존과 특성이 동등하게 나타났다. FIN 구조의 장점인 160℃ 고온에서 데이터를 유지하는 특성이 어레이 레벨에서도 유지돼 안정적으로 대용량화가 가능하다.
르네사스는 현재 SG-MONOS 구조 플래시 메모리 기술을 적용한 40nm공정 MCU를 양산 중이다. 28nm 공정 MCU를 개발하고 있지만 이번 대용량화 실증을 바탕으로 향후 16/14nm 공정 MCU를 2023년께 실용화할 계획이다. 고성능/고신뢰성의 대용량 플래시 메모리 개발을 16/14nm 이후 공정까지 추진할 방침이다.