2025年11月27日、サムスン電子傘下の総合研究機関であるSAIT（サムスン先端技術研究所）は、新しいNANDフラッシュアーキテクチャーに関する画期的な研究成果を国際的なトップジャーナルに発表したと発表した。 自然.この調査によると、次のようになる。 強誘電体半導体 そして 酸化物半導体新しいNANDセルは次のことを達成できる。 90%の電力削減 また、高いスケーラビリティとマルチビット・ストレージ機能を備えている。この技術は、AIデータセンターやモバイル機器のエネルギー効率に深い影響を与えることが期待される。
新アーキテクチャが超低消費電力とマルチレベル・ストレージを実現
サムスンSAITによると、論文で提案されたFeFET/Fe-NAND構造は、強誘電体薄膜の分極特性を利用してデータを保存する。これにより、従来のフローティングゲート構造やチャージトラップ構造で見られた、高電圧や大きな書き込みエネルギーへの依存が大幅に軽減される。
同時に、酸化物半導体はリーク電流が極めて小さいため、NANDストリングはほとんどゼロで動作することができる。 パス電圧 この素材の組み合わせは、エネルギー消費量の大幅な削減に直結する。この材料の組み合わせは、直接的にエネルギー消費量の大幅な低下をもたらす。論文に示されたデータによれば、典型的なストリング操作において、新構造は以下を達成できる。 90%以上、最大約96%の省電力化.
さらに有望なのは、強誘電体構造がマルチレベルのストレージを自然にサポートすることだ。実験によれば、最大で セルあたり5ビットつまり、将来のストレージ密度は限られたエリア内で向上し、業界の現在のQLC（4ビット）の方向性に匹敵し、それを上回る可能性さえある。
AIデータセンターとモバイル機器が大きな恩恵を受ける
この技術は、特に消費電力が大きなボトルネックとなっている現在、現在のNANDアーキテクチャに破壊的な付加価値を与えるものと考えられている。
AIデータセンターでは、モデルのトレーニングや推論に膨大なデータセットの頻繁な読み書きが必要となり、ストレージの消費電力は着実に上昇している。新しいFe-NANDが技術開発の末に量産に至れば、その90%の動作電力削減はデータセンター全体のエネルギー効率を直接高め、電気料金を下げ、大規模なコンピューティング施設の発熱圧力を低減する。
モバイル・デバイスやエッジ・デバイスでは、書き込み電力と待機電力の優位性によってバッテリー寿命が延び、特にオフライン推論、継続的なセンシング・タスク、広帯域幅データ・キャッシングなど、より複雑なデバイス上のAI処理をサポートする。
一方、強誘電体デバイスは、当然ながら将来の用途にも適している。 コンピュートインメモリ アーキテクチャは、ニューロモルフィック・ハードウェアの可能性を提供する。
量産前に解決すべき複数の技術的課題
この論文の結果はエキサイティングなものだが、業界の専門家は、商業製品化には以下のようないくつかの工学的障壁を克服する必要があると指摘している：
- 製造互換性： 強誘電体薄膜の蒸着と熱処理、および既存の3D V-NANDプロセスとの互換性については、特に高スタック構造における歩留まりと安定性に関して、さらなる検証が必要である。
- 耐久性とデータ保持： 商用NANDは学術的な実験よりもはるかに多くの書き込みサイクルと長期的なデータ保持を必要とする。大規模アレイにおける強誘電体材料の長期的な性能については、より多くの試験が必要である。
- デバイスの一貫性とエラー制御： マルチレベル・プログラミングはノイズ耐性が極めて厳しく、ECCとシステムレベル・プログラミング・アルゴリズムとの共同最適化が必要となる。
- コストと収量： 成熟した生産ラインに新素材や新構造を導入することは、必然的にコスト、工程窓、量産品質といった課題をもたらす。
こうした理由から、業界では一般的に、短期的（1〜3年）には、サンプルチップや小規模製品が特殊用途や高価値市場で最初に登場する可能性があり、主流の消費者向けや企業向けストレージへの参入には時間がかかると考えている。
全体として、サムスンSAITが発表した新しいFe-NANDアーキテクチャは、以下の通りである。 自然 それは、容量や記憶密度を犠牲にすることなく、エネルギー効率を大幅に改善することである。今後の技術開発が順調に進めば、この技術は次世代の低消費電力不揮発性メモリの重要な基盤になるかもしれない。
