Le 27 novembre 2025, le SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology), l'organisme de recherche global de Samsung Electronics, a annoncé que son équipe avait publié un résultat révolutionnaire sur une nouvelle architecture NAND Flash dans la revue internationale la plus prestigieuse. Nature. Selon la recherche, en combinant semi-conducteurs ferroélectriques et semi-conducteurs à base d'oxydela nouvelle cellule NAND peut atteindre plus de 90% réduction de puissance pendant les opérations sur les chaînes de caractères et présente également une grande évolutivité et une capacité de stockage multibits. Cette technologie devrait avoir un impact considérable sur l'efficacité énergétique des centres de données d'IA et des appareils mobiles.
Une nouvelle architecture pour une puissance ultra-faible et un stockage multiniveau
Selon Samsung SAIT, la structure FeFET/Fe-NAND proposée dans l'article utilise les caractéristiques de polarisation des films minces ferroélectriques pour stocker les données. Cela réduit considérablement la dépendance à l'égard d'une tension élevée et d'une grande énergie d'écriture que l'on observe dans les structures traditionnelles à porte flottante ou à piège à charge.
Dans le même temps, les semi-conducteurs à oxyde ont un courant de fuite extrêmement faible, ce qui permet à la chaîne NAND de fonctionner avec un courant quasi nul. tension de passage pendant les processus de lecture/écriture. Cette combinaison de matériaux entraîne directement une baisse considérable de la consommation d'énergie. Les données présentées dans le document indiquent que lors d'opérations typiques sur les chaînes de caractères, la nouvelle structure peut atteindre plus de 90% et jusqu'à environ 96% d'économies d'énergie.
Plus prometteur encore, la structure ferroélectrique prend naturellement en charge le stockage à plusieurs niveaux. Les expériences montrent qu'elle peut atteindre jusqu'à 5 bits par cellulece qui signifie que la densité de stockage future peut augmenter dans une zone limitée, égalant et même dépassant l'orientation QLC (4 bits) actuelle de l'industrie.
Les centres de données d'IA et les appareils mobiles en bénéficieront grandement
Cette technologie est considérée comme un ajout perturbateur aux architectures NAND actuelles, en particulier à une époque où la consommation d'énergie est devenue un goulot d'étranglement majeur.
Dans les centres de données d'intelligence artificielle, la formation et l'inférence de modèles nécessitent des lectures et des écritures fréquentes d'énormes ensembles de données, ce qui entraîne une augmentation constante de la consommation d'énergie du stockage. Si la nouvelle Fe-NAND peut atteindre la production de masse après le développement technique, sa réduction de la puissance de fonctionnement de 90% stimulera directement l'efficacité énergétique globale des centres de données, diminuera les coûts d'électricité et réduira la pression de la génération de chaleur pour les grandes installations informatiques.
Dans les appareils mobiles et périphériques, les avantages de la puissance d'écriture et de la puissance en veille prolongeront la durée de vie de la batterie et permettront un traitement plus complexe de l'IA sur l'appareil, en particulier pour l'inférence hors ligne, les tâches de détection en continu et la mise en cache de données à large bande passante.
Par ailleurs, les dispositifs ferroélectriques sont naturellement adaptés aux futures technologies de l'information et de la communication (TIC). calcul en mémoire offrant un potentiel pour le matériel neuromorphique.
De nombreux défis techniques doivent être relevés avant la production en série
Bien que les résultats de l'étude soient passionnants, les experts de l'industrie soulignent que les produits commerciaux devront surmonter plusieurs obstacles techniques :
- Compatibilité de fabrication : Le dépôt et le traitement thermique des films minces ferroélectriques, ainsi que leur compatibilité avec les processus V-NAND 3D existants, doivent être validés davantage, notamment en ce qui concerne le rendement et la stabilité des structures à empilement élevé.
- Endurance et conservation des données : La technologie NAND commerciale nécessite beaucoup plus de cycles d'écriture et de rétention de données à long terme que les expériences universitaires. Les performances à long terme des matériaux ferroélectriques dans les grands réseaux doivent être testées plus avant.
- Cohérence des dispositifs et contrôle des erreurs : La programmation multi-niveaux a une tolérance au bruit extrêmement stricte et nécessite une optimisation conjointe avec l'ECC et les algorithmes de programmation au niveau du système.
- Coût et rendement : L'introduction de nouveaux matériaux et de nouvelles structures dans des lignes de production matures pose inévitablement des problèmes de coût, de fenêtres de processus et de qualité de la production de masse.
Pour ces raisons, l'industrie estime généralement qu'à court terme (1 à 3 ans), des échantillons de puces ou des produits à petite échelle pourraient apparaître d'abord sur des marchés spécialisés ou de grande valeur, tandis que l'entrée sur le marché du stockage grand public ou d'entreprise prendra plus de temps.
Dans l'ensemble, la nouvelle architecture Fe-NAND annoncée par Samsung SAIT en Nature montre une orientation future possible pour la NAND Flash : réaliser une amélioration majeure de l'efficacité énergétique sans sacrifier la capacité ou la densité de stockage. Si les progrès techniques futurs se déroulent sans encombre, cette technologie pourrait devenir un fondement essentiel de la prochaine génération de mémoires non volatiles à faible consommation d'énergie, ce qui est particulièrement important à l'ère de l'intelligence artificielle et de la forte consommation d'énergie.
