Em uma publicação recente na revista Nature, pesquisadores da Samsung e seus colegas australianos relataram o desenvolvimento da memória flash NAND do futuro, que consumirá significativamente menos energia, mantendo alta densidade. Em seu novo desenvolvimento, eles combinaram os melhores projetos de semicondutores dos últimos 20 anos — portas ferroelétricas e canais semicondutores de óxido — literalmente vislumbrando a memória flash do futuro.
Fonte da imagem: Samsung
Apesar de sua alta densidade, a memória flash NAND moderna sofre de uma séria desvantagem: alto consumo de energia devido à necessidade de altas tensões de gravação e apagamento (15–20 V). Pesquisadores na Coreia do Sul propuseram uma solução radical: substituir os tradicionais gates flutuantes por transistores de efeito de campo ferroelétricos (FeFETs) com um dielétrico feito de óxido de háfnio dopado com zircônio (HfZrO) e um canal feito de um semicondutor de óxido (como o IGZO). Isso permitiu que as tensões de operação ao acessar uma sequência de células fossem reduzidas a valores ultrabaixos (4–6 V), reduzindo significativamente o consumo de memória.
Os materiais ferroelétricos, e a memória FeRAM em particular (conhecida como ferroelétrica na literatura estrangeira), vêm sendo desenvolvidos e até mesmo fabricados há algum tempo como uma alternativa à memória flash NAND. O principal problema com a FeRAM é a dificuldade em reduzir a área da célula. Infelizmente, a Samsung não fornece especificações precisas para a nova memória. Espera-se que todos os principais problemas sejam resolvidos até o início da produção da nova memória. Quanto ao canal semicondutor de óxido sob a porta da célula de memória, a tecnologia IGZO da Sharp já provou seu valor na produção de telas de baixo consumo e alta resolução. Em resumo, ambas as tecnologias são capazes de representar um avanço significativo na memória flash NAND com eficiência energética.
Fonte da imagem: Samsung, Nature
A Samsung explica que a nova arquitetura demonstrou desempenho excepcional: suporte para armazenamento de dados multinível de até 5 bits por célula (32 níveis de tensão/carga), retenção de dados por mais de 10 anos, resistência a mais de 10⁵ ciclos e consumo de energia por linha em operações de gravação/apagamento 96% menor do que o da memória NAND 3D tradicional. Além disso, a tecnologia é totalmente compatível com os processos CMOS existentes e permite o empilhamento vertical de camadas 3D com um comprimento de canal de apenas 25 nm, sem comprometer o desempenho.
A nova memória abrirá caminho para a criação de memórias não voláteis de ultrabaixo consumo de energia de última geração. Essa memória é ideal para dispositivos móveis, wearables, Internet das Coisas, bem como para data centers com eficiência energética e sistemas de inteligência artificial, reduzindo significativamente o custo total de propriedade e a pegada de carbono da infraestrutura de computação.