Samsung и коллеги из Австралии разработали энергоэффективную NAND-flash память
В свежей публикации в журнале Nature исследователи из Samsung совместно с австралийскими коллегами представили разработку NAND‑flash памяти будущего, способной существенно снизить энергопотребление при сохранении высокой плотности хранения.
Современная NAND‑flash память, несмотря на высокую плотность, требует больших напряжений записи и стирания (15–20 В), что приводит к значительному энергопотреблению. Исследователи предложили радикальную замену традиционных плавающих затворов на сегнетоэлектрические полевые транзисторы (FeFET) с диэлектриком из легированного цирконием оксида гафния (HfZrO) и каналом из оксидного полупроводника, например IGZO. Это позволило снизить рабочие напряжения при обращении к цепочке ячеек в строке до 4–6 В, что значительно уменьшило энергозатраты.
Технология FeRAM, основанная на сегнетоэлектриках, уже разрабатывается как альтернатива NAND‑flash, однако её главная проблема — сложность уменьшения площади ячейки. Samsung не раскрывает точные параметры новой памяти, однако ожидается, что к началу массового производства все основные технические препятствия будут преодолены. Технология канала из оксидного полупроводника IGZO, успешно применяемая компанией Sharp в малопотребляющих дисплеях, также демонстрирует высокий потенциал для энергоэффективных решений.
Новая архитектура продемонстрировала выдающиеся характеристики:
поддержка многоуровневого хранения до 5 бит на ячейку (32 уровня напряжения/заряда);
сохранность данных более 10 лет;
выносливость свыше 10⁵ циклов;
энергопотребление на операцию записи/стирания в строке на 96 % ниже, чем у классической 3D NAND;
полная совместимость с существующими CMOS‑процессами и возможность вертикальной 3D‑компоновки слоёв с длиной канала 25 нм без ухудшения параметров.
Эта память открывает путь к созданию сверхэкономичной энергонезависимой памяти нового поколения, которая будет особенно полезна для мобильных устройств, носимой электроники, интернета вещей, а также для энергоэффективных дата‑центров и систем искусственного интеллекта, позволяя существенно снизить как стоимость владения, так и углеродный след вычислительной инфраструктуры.