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

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

Незважаючи на високу щільність, сучасна NAND-флеш пам'ять має серйозний недолік — високе енергоспоживання через необхідність великої напруги запису та 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) та каналом з оксидного напівпровідника (наприклад, IGZO). Це дозволило знизити робочу напругу при зверненні до ланцюжка осередків у рядку до наднизьких значень (4-6 В) і, тим самим, значно знизило споживання пам'яті.

Сегнетоелектрики та пам'ять FeRAM зокрема (в іноземній літературі вони називаються фероелектриками) давно розробляються і навіть виробляються як альтернатива NAND-флеш. Головна проблема FeRAM — складнощі із зменшенням площі комірки. Компанія Samsung, на жаль, не наводить точних даних про характеристики нової пам'яті. Можна розраховувати, 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 виявила при виробництві дисплеїв з високою роздільною здатністю. Одне слово, обидві технології здатні створити прорив на фронті енергоефективної NAND.

Коротко Samsung пояснює, що нова архітектура продемонструвала видатні характеристики: підтримку багаторівневого зберігання даних до 5 біт на комірку (32 рівня напруги/заряду), збереження даних більше 10 років, витривалість понад 10⁵ циклів та енергоспоживання на операцію запису/стирання в рядку на 96%. При цьому технологія повністю сумісна з існуючими CMOS-процесами і допускає вертикальне 3D-компонування шарів із 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, електроніки, інтернету речей, а також для енергоефективних дата-центрів і систем штучного інтелекту, істотно знижуючи як вартість володіння, так і вуглецевий слід обчислювальної інфраструктури.