У Samsung розробили флеш-пам'ять майбутнього — надщільну та на крихтах енергії

У свіжій публікації в журналі Nature дослідники з Samsung разом із колегами з Австралії повідомили про розробку NAND-флеш пам'яті майбутнього, яка споживатиме значно менше енергії і при цьому залишиться високоємною. У новій розробці вони об'єднали найкращі напівпровідникові проекти останніх 20 років — затвори з сегнетоелектриків і канали з оксидних напівпровідників, буквально представивши флеш-пам'ять майбутнього.

Джерело зображення: Samsung

Незважаючи на високу щільність, сучасна NAND-флеш пам'ять має серйозний недолік — високе енергоспоживання через необхідність великих напруг запису і стирання (15–20 В). Дослідники з Південної Кореї запропонували радикальне рішення: замінити традиційні плаваючі затвори на сегнетоелектричні польові транзистори (FeFET) з діелектриком з легованого цирконієм оксиду гафнію (HfZrO) і каналом з оксидного напівпровідника (наприклад, IGZO). Це дозволило знизити робочі напруги при зверненні до ланцюга осередків у рядку до наднизьких значень (4–6 В) і, таким чином, значно знизити споживання пам'яті.

Сегнетоелектрики та пам'ять FeRAM зокрема (в іноземній літературі їх називають ферроелектриками) давно розробляються і навіть виробляються як альтернатива NAND-флеш. Головна проблема FeRAM — складнощі з зменшенням площі осередку. Компанія Samsung, на жаль, не наводить точних даних про характеристики нової пам'яті. Можна сподіватися, що до початку виробництва нової пам'яті всі основні проблеми будуть вирішені. Що стосується каналу з оксидного напівпровідника під затвором осередку пам'яті, то та ж технологія IGZO компанії Sharp відмінно себе проявила при виробництві малопотужних дисплеїв з найвищою роздільною здатністю. Одним словом, обидві технології здатні створити прорив на фронті енергоефективної NAND.

Джерело зображення: Samsung, Nature

Коротко Samsung пояснює, що нова архітектура продемонструвала видатні характеристики: підтримку багаторівневого зберігання даних до 5 біт на осередок (32 рівні напруги/заряду), збереження даних понад 10 років, витривалість понад 10⁵ циклів і енергоспоживання на операцію запису/стирки в рядку на 96 % нижче, ніж у класичної 3D NAND. При цьому технологія повністю сумісна з існуючими CMOS-процесами і допускає вертикальну 3D-компоновку шарів з довжиною каналу всього 25 нм без погіршення параметрів.

Нова пам'ять відкриє шлях до створення надекономічної енергонезалежної пам'яті нового покоління. Така пам'ять ідеально підійде для мобільних пристроїв, носимої електроніки, інтернету речей, а також для енергоефективних дата-центрів і систем штучного інтелекту, суттєво знижуючи як вартість володіння, так і вуглецевий слід обчислювальної інфраструктури.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки