Il 27 novembre 2025, il SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology), l'organizzazione di ricerca completa di Samsung Electronics, ha annunciato che il suo team ha pubblicato un risultato rivoluzionario su una nuova architettura NAND Flash sulla rivista internazionale più prestigiosa. Natura. Secondo la ricerca, combinando semiconduttori ferroelettrici e semiconduttori a ossido, la nuova cella NAND può raggiungere oltre la riduzione di potenza 90% durante le operazioni di stringa e mostra anche un'elevata scalabilità e capacità di memorizzazione multi-bit. Si prevede che questa tecnologia avrà un forte impatto sull'efficienza energetica dei data center AI e dei dispositivi mobili.
La nuova architettura consente di ottenere un consumo di energia bassissimo e una memorizzazione a più livelli
Secondo Samsung SAIT, la struttura FeFET/Fe-NAND proposta nel documento utilizza le caratteristiche di polarizzazione dei film sottili ferroelettrici per memorizzare i dati. Questo riduce notevolmente la dipendenza dall'alta tensione e dalla grande energia di scrittura che si riscontra nelle strutture tradizionali a porta flottante o a trappola di carica.
Allo stesso tempo, i semiconduttori a ossido hanno una corrente di dispersione estremamente bassa, che consente alla stringa NAND di funzionare con una corrente di dispersione quasi nulla. tensione di passaggio durante i processi di lettura/scrittura. Questa combinazione di materiali comporta direttamente un'enorme riduzione del consumo energetico. I dati riportati nel documento indicano che durante le tipiche operazioni di stringa, la nuova struttura può raggiungere più di 90% e fino a circa 96% risparmio energetico.
Ancora più promettente è il fatto che la struttura ferroelettrica supporta naturalmente l'immagazzinamento multilivello. Gli esperimenti dimostrano che può raggiungere fino a 5 bit per cellaCiò significa che la densità di memorizzazione futura può aumentare in un'area limitata, eguagliando e persino superando l'attuale direzione QLC (4 bit) del settore.
I data center e i dispositivi mobili AI ne trarranno grande beneficio
Questa tecnologia è considerata un'aggiunta dirompente alle attuali architetture NAND, soprattutto in un momento in cui il consumo di energia è diventato un importante collo di bottiglia.
Nei data center di intelligenza artificiale, l'addestramento e l'inferenza dei modelli richiedono la lettura e la scrittura frequente di enormi insiemi di dati, facendo aumentare costantemente il consumo energetico dello storage. Se la nuova Fe-NAND riuscirà a raggiungere la produzione di massa dopo lo sviluppo ingegneristico, la sua riduzione della potenza operativa di 90% aumenterà direttamente l'efficienza energetica complessiva dei data center, abbasserà i costi dell'elettricità e ridurrà la pressione della generazione di calore per le grandi strutture di calcolo.
Nei dispositivi mobili ed edge, i vantaggi in termini di potenza di scrittura e di standby prolungheranno la durata della batteria e supporteranno un'elaborazione dell'intelligenza artificiale più complessa sul dispositivo, in particolare per l'inferenza offline, le attività di rilevamento continuo e il caching dei dati ad alta larghezza di banda.
Nel frattempo, i dispositivi ferroelettrici sono naturalmente adatti anche per il futuro. calcolo in memoria architetture, offrendo un potenziale per l'hardware neuromorfico.
Prima della produzione di massa è necessario risolvere diverse sfide ingegneristiche
Sebbene i risultati del documento siano entusiasmanti, gli esperti del settore sottolineano che i prodotti commerciali richiederanno il superamento di diverse barriere ingegneristiche, tra cui:
- Compatibilità di produzione: La deposizione e il trattamento termico dei film sottili ferroelettrici - e la loro compatibilità con i processi V-NAND 3D esistenti - necessitano di ulteriori convalide, soprattutto per quanto riguarda la resa e la stabilità nelle strutture ad alto stack.
- Resistenza e conservazione dei dati: Le NAND commerciali richiedono un numero di cicli di scrittura e di conservazione dei dati a lungo termine molto maggiore rispetto agli esperimenti accademici. Le prestazioni a lungo termine dei materiali ferroelettrici in grandi array necessitano di ulteriori test.
- Coerenza del dispositivo e controllo degli errori: La programmazione multilivello ha una tolleranza al rumore estremamente rigida e richiede un'ottimizzazione congiunta con gli algoritmi di programmazione a livello di sistema e di ECC.
- Costo e resa: L'introduzione di nuovi materiali e nuove strutture in linee di produzione mature comporta inevitabilmente sfide in termini di costi, finestre di processo e qualità della produzione di massa.
Per questi motivi, il settore ritiene in generale che a breve termine (1-3 anni) i chip campione o i prodotti su piccola scala potrebbero apparire per primi nei mercati speciali o di alto valore, mentre l'ingresso nell'immagazzinamento mainstream dei consumatori o delle aziende richiederà più tempo.
Complessivamente, la nuova architettura Fe-NAND annunciata da Samsung SAIT in Natura mostra una possibile direzione futura per la NAND Flash: ottenere un notevole miglioramento dell'efficienza energetica senza sacrificare la capacità o la densità di memorizzazione. Se i futuri progressi ingegneristici procederanno senza intoppi, questa tecnologia potrebbe diventare una base fondamentale per la prossima generazione di memorie non volatili a basso consumo, particolarmente significativa in un'era guidata dall'intelligenza artificiale e ad alto consumo energetico.
