韩国KAIST开发BON隧道层突破3D V NAND瓶颈

韩国科学技术院（kaist）于3月20日宣布，由赵炳镇教授领导的团队在3d v-nand闪存技术领域取得重大突破。该团队成功开发出一种基于新素材“硼氧化氮（bon）”的隧道层，有效解决了困扰行业已久的消去速度与存储可靠性难以兼得的难题。实验数据显示，采用该技术后，数据消去速度较传统方案zui高提升了23倍。

3d v-nand技术通过将存储单元垂直堆叠来大幅提升容量，但随着堆叠层数增加，写入和擦除过程中的速度下降及可靠性保障成为核心瓶颈。这一瓶颈的关键在于控制电子移动的极薄绝缘层——隧道层。传统材料在性能与稳定性之间往往存在难以调和的矛盾。

长期以来，业界广泛使用的硅氧化氮（sion）材料面临严峻的“跷跷板”效应：若提升擦除性能，存储的电子极易泄漏；若抑制泄漏，擦除速度则会大幅降低。这一缺陷严重阻碍了下一代五电平单元（plc）技术的实用化。plc技术要求单个存储单元识别32种电压状态，对精度和稳定性的要求极高，而传统材料无法满足这一需求。

研究团队另辟蹊径，用bon材料取代了传统的硅基材料。bon材料具有独特的“非对称能量势垒”特性，即对不同电荷的阻挡能力不同。团队据此设计出一种类似“智能出入口”的结构：在擦除时允许空穴快速通过，而在存储数据时则牢牢锁住电子，防止其泄漏。这种设计巧妙地平衡了速度与稳定性。

实测结果表明，应用bon隧道层的器件不仅擦除速度提升了23倍，且在经历数万次读写循环后，性能几乎未出现衰减，展现出卓越的耐久性。更为关键的是，在模拟plc操作的32级电压识别测试中，该器件成功将数据分布的精度控制在传统方案的3倍以上，为高密度存储的量产扫清了障碍。

赵炳镇教授评价称，这是一项可立即应用于下一代超大容量内存制造的原创技术，将有力巩固韩国作为半导体强国的技术优势。该成果由电气电子工学部硕博连读生姜德贤担任第一作者，于去年12月在国际电子器件会议（iedm）上发布，并获得了韩国科技部国家半导体实验室支援项目的支持。

韩国在存储芯片领域长期处于全球第一梯队，此次技术突破进一步夯实了其产业链上游的核心竞争力。对于中国半导体企业而言，bon材料在隧道层的应用展示了通过材料创新解决物理极限问题的新路径，特别是在plc等高密度存储架构上，材料层面的突破往往比单纯的结构堆叠更具颠覆性，值得在研发方向上给予高度关注。