A China desenvolveu uma memória flash promissora para IA com uma combinação única de velocidade e eficiência.

Na busca por um substituto para a memória tradicional produzida com a tecnologia CMOS, que atingiu seus limites, os desenvolvedores estão voltando-se para a memória com transistores ferroelétricos FeFET. Eles oferecem velocidades de comutação significativamente mais rápidas do que os transistores FinFET convencionais, não requerem energia para manter o estado e consomem comparativamente menos energia. Mas havia barreiras que os impediam. Havia…

Fonte da imagem: Science Advances 2026

Uma equipe de cientistas da Universidade de Pequim propôs uma solução interessante para o escalonamento do processo de fabricação de transistores FeFET, um problema comum em componentes ferroelétricos. O novo desenvolvimento também reduz significativamente a tensão de controle desses transistores, que por muito tempo não pôde ser inferior a 1,5 V. Claramente, isso os impedia de serem compatíveis com a lógica de baixo consumo moderna, que opera há tempos com tensões abaixo de 1 V.

Os pesquisadores chineses resolveram o problema de forma original: aumentaram a concentração do campo de comutação da porta, superando assim o campo coercitivo do ferroelétrico e comutando sua polarização aplicando uma tensão menor. A concentração do campo foi fornecida por um nanotubo de carbono de parede única metálico (m-SWCNT) de 1 nm de comprimento, que constitui a porta. Devido ao pequeno diâmetro do nanotubo, a concentração do campo atingiu um nível recorde, e a polarização do material do transistor pôde ser alterada aplicando-se uma tensão de controle de apenas 0,6 V. A velocidade de comutação não foi afetada e as propriedades não voláteis do FeFET foram preservadas.

Em resumo, a estrutura proposta para um transistor ferroelétrico com uma porta de 1 nm é a seguinte: um canal feito de [alumínio-dióxido de carbono], um dielétrico fino de h-BN (5 nm), uma porta flutuante feita de grafeno multicamadas, uma camada ferroelétrica (CIPS) com espessura de 6,5 a 70 nm e uma porta na forma de um nanotubo de carbono de parede única metálico (m-SWCNT) com comprimento de 1 nm. Devido ao raio de curvatura extremamente pequeno do nanotubo, ocorre uma forte concentração de campo.O aprimoramento do campo elétrico (até 2,6 vezes), elevando localmente a intensidade do campo no material ferroelétrico para 100 V/cm com uma tensão externa de apenas -0,6 V.

A velocidade de programação da arquitetura de transistor proposta é de 1,6 ns (com um pulso de 3 V). A retenção de dados ultrapassa 100 segundos e a resistência ao desgaste excede 100 ciclos sem degradação perceptível. Esses parâmetros superam significativamente os FeFETs tradicionais em termos de tensão, velocidade e consumo de energia.

Essa inovação possibilita, pela primeira vez, a compatibilidade total de tensão da memória ferroelétrica com lógica avançada, eliminando a necessidade de circuitos de alta tensão e abrindo perspectivas para chips de IA ultraeficientes em termos de energia, sistemas neuromórficos e memória NAND 3D.

O conceito de aprimoramento de campo por nanogate é universal e pode ser aplicado a outros materiais ferroelétricos (HZO, perovskitas) e integrado a processos CMOS. O estudo demonstra que os nanotubos de carbono continuam relevantes para os padrões tecnológicos mais avançados do futuro próximo e estabelecem as bases para tecnologias energeticamente eficientes com tecnologia de processo sub-1 nm, perdas mínimas e desempenho máximo. Aliás, a Samsung compartilha dessa visão, mas essa é outra história.