В скорошна публикация в списание Nature, изследователи от Samsung и техни австралийски колеги съобщиха за разработването на NAND флаш-памет на бъдещето, която ще консумира значително по-малко енергия, като същевременно ще поддържа висока плътност. Новата им разработка съчетава най-добрите полупроводникови проекти от последните 20 години – фероелектрични гейтове и оксидно-полупроводникови канали – буквално представяйки флаш-паметта на бъдещето.

Въпреки високата си плътност, съвременната NAND флаш-памет страда от сериозен недостатък: високата консумация на енергия поради необходимостта от високи напрежения за запис и изтриване (15–20 V). Изследователи от Южна Корея предложиха радикално решение: замяна на традиционните плаващи гейтове с фероелектрични полеви транзистори (FeFET) с диелектрик, изработен от хафниев оксид, легиран с цирконий (HfZrO2), и канал, изработен от оксиден полупроводник (като IGZO). Това е позволило работните напрежения при достъп до низ от клетки в редица да бъдат намалени до значително ниски стойности (4–6 V), като по този начин значително е намалена консумацията на памет.

Сегнетоелектриците, и по-специално FeRAM паметта (в чуждестранната литература известна като фероелектрици), отдавна са разработени и дори произвеждани като алтернатива на NAND флаш-паметта. Основното предизвикателство при FeRAM е трудността при намаляване на площта на клетката. За съжаление, Samsung не е предоставила точни спецификации за новата памет. Очаква се всички основни проблеми да бъдат решени до началото на производството. Що се отнася до оксидно-полупроводниковия канал под гейта на клетката памет, технологията IGZO на Sharp се е доказала в производството на дисплеи с ниска консумация на енергия и висока резолюция. Накратко, и двете технологии са способни да създадат пробив в енергийно ефективната NAND флаш-памет.

Накратко, Samsung обяснява, че новата архитектура е демонстрирала изключителна производителност: поддръжка на многостепенно съхранение на данни до 5 бита на клетка (32 нива на напрежение/заряд), запазване на данните над 10 години, издръжливост над 10⁵ цикъла и консумация на енергия на операция запис/изтриване на ред, която е с 96% по-ниска от тази на традиционната 3D NAND. Освен това, технологията е напълно съвместима със съществуващите CMOS процеси и позволява вертикално 3D подреждане на слоевете с дължина на канала от само 25 nm без никакво влошаване на производителността.

Тази нова памет ще проправи пътя за създаването на ново поколение енергонезависима памет с ултраниска консумация на енергия. Тази памет е идеална за мобилни устройства, носими устройства, Интернет на нещата, както и за енергийно ефективни центрове за данни и системи с изкуствен интелект, значително намалявайки както разходите за притежание, така и въглеродния отпечатък на компютърната инфраструктура.

Спомнете си, че Kioxia и SanDisk подготвят флаш-памет с рекордна плътност: почти 5 GB на квадратен милиметър.