Na conferência IEDM 2025, a SK hynix apresentou uma nova arquitetura para memória flash NAND de 5 bits. Essa célula aceita 32 estados e requer controladores altamente complexos para armazenamento de dados, o que ainda torna essa tecnologia inviável. A arquitetura PLC apresentada pela SK hynix supera essa limitação dividindo fisicamente cada célula em duas metades idênticas que funcionam em conjunto, cada uma contendo apenas seis níveis.
Fonte da imagem: SK hynix
Os fabricantes de memória flash NAND dominam há muito tempo a produção de memórias que armazenam quatro bits por célula (QLC). Essa memória armazena informações em 16 estados de carga. O próximo passo — a memória de célula penta-nível (PLC) — permite a operação com 32 estados. A recompensa por resolver o problema do processamento de cada uma dessas células será um aumento relativamente gratuito de 25% na capacidade da memória flash NAND, utilizando a mesma quantidade de silício em um wafer. Infelizmente, ninguém ainda superou esse obstáculo. Pelo menos não diretamente, mas existe uma solução alternativa.
A proposta da SK hynix é justamente essa solução, permitindo que cinco bits de dados sejam gravados em cada célula sem aumentar a complexidade do controlador ou perder confiabilidade. A empresa propõe dividir a célula em duas metades iguais, cada uma com suas próprias linhas de endereço e controle (o que complicará um pouco a produção, mas não drasticamente). O processo, chamado Multi-Site Cell, permitirá que cada metade da célula armazene seis níveis de carga — estimados em 2,5 células. O processamento paralelo das duas metades resultará em 36 níveis, que podem ser reduzidos para 32 níveis ou escritas de 5 bits.
A arquitetura apresentada utiliza uma modificação da tecnologia 4D 2.0 da empresa, na qual a SK hynix trabalha desde pelo menos 2022. A distribuição dos níveis entre as duas metades da célula expande a faixa dinâmica, acelera as operações de leitura e escrita e melhora a resistência da memória em comparação com a tecnologia PLC tradicional, onde níveis de tensão próximos limitam severamente o desempenho da memória.
A empresa afirma possuir amostras funcionais dessa memória e está pesquisando a possibilidade de produção em massa. Samsung, Micron e Kioxia também estão envolvidas.A Sandisk também está trabalhando nessa direção. Pelo menos a Kioxia (Toshiba) chegou a pagar uma multa à Macronix, de Taiwan, por supostamente roubar a tecnologia de particionamento de células NAND, que denominou Twin BiCS Flash. Mas nem mesmo a Macronix inventou essa arquitetura. Ela a herdou da empresa alemã Qimonda (Infineon). O desenvolvimento já tem décadas, e seu momento de glória, na forma do PLC, talvez esteja bem próximo.