Em 27 de novembro de 2025, o SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology), a organização de investigação abrangente da Samsung Electronics, anunciou que a sua equipa publicou um resultado inovador sobre uma nova arquitetura NAND Flash na revista internacional de topo Natureza. De acordo com a investigação, ao combinar semicondutores ferroeléctricos e semicondutores de óxido, a nova célula NAND pode atingir mais de 90% redução de potência durante as operações de cadeia de caracteres e mostra também uma elevada escalabilidade e capacidade de armazenamento multi-bit. Espera-se que esta tecnologia tenha um grande impacto na eficiência energética dos centros de dados de IA e dos dispositivos móveis.
A nova arquitetura atinge uma potência ultra-baixa e armazenamento a vários níveis
De acordo com a Samsung SAIT, a estrutura FeFET/Fe-NAND proposta no documento utiliza as caraterísticas de polarização das películas finas ferroeléctricas para armazenar dados. Isto reduz grandemente a dependência da alta tensão e da grande energia de escrita observada nas estruturas tradicionais de porta flutuante ou de armadilha de carga.
Ao mesmo tempo, os semicondutores de óxido têm uma corrente de fuga extremamente baixa, o que permite que a cadeia NAND funcione com uma corrente quase nula. tensão de passagem durante os processos de leitura/escrita. Esta combinação de materiais permite uma enorme redução do consumo de energia. Os dados apresentados no documento indicam que, durante as operações típicas de string, a nova estrutura pode atingir mais de 90% e até cerca de 96% de poupança de energia.
Ainda mais promissor é o facto de a estrutura ferroeléctrica suportar naturalmente o armazenamento a vários níveis. As experiências mostram que pode atingir até 5 bits por célulao que significa que a densidade de armazenamento futura pode aumentar numa área limitada, igualando e até ultrapassando a atual direção QLC (4 bits) da indústria.
Os centros de dados de IA e os dispositivos móveis serão muito beneficiados
Esta tecnologia é vista como uma adição disruptiva às arquitecturas NAND actuais, especialmente numa altura em que o consumo de energia se tornou um grande estrangulamento.
Nos centros de dados de IA, o treino e a inferência de modelos requerem a leitura e escrita frequentes de enormes conjuntos de dados, fazendo com que o consumo de energia do armazenamento aumente constantemente. Se o novo Fe-NAND puder atingir a produção em massa após o desenvolvimento de engenharia, a sua redução de potência de funcionamento de 90% aumentará diretamente a eficiência energética geral do centro de dados, diminuirá os custos de eletricidade e reduzirá a pressão de geração de calor para grandes instalações de computação.
Nos dispositivos móveis e periféricos, as vantagens em termos de energia de escrita e de energia em espera prolongarão a vida útil da bateria e suportarão um processamento de IA mais complexo no dispositivo, especialmente para inferência offline, tarefas de deteção contínua e armazenamento em cache de dados de elevada largura de banda.
Por outro lado, os dispositivos ferroeléctricos são também naturalmente adequados para as futuras computação na memória oferecendo potencial para hardware neuromórfico.
Vários desafios de engenharia devem ser resolvidos antes da produção em massa
Embora os resultados do documento sejam empolgantes, os especialistas do sector salientam que os produtos comerciais terão de ultrapassar várias barreiras de engenharia, incluindo:
- Compatibilidade de fabrico: A deposição e o processamento térmico de películas finas ferroeléctricas - e a sua compatibilidade com os processos V-NAND 3D existentes - necessitam de mais validação, especialmente no que diz respeito ao rendimento e à estabilidade em estruturas de pilha elevada.
- Resistência e retenção de dados: A NAND comercial requer muito mais ciclos de escrita e retenção de dados a longo prazo do que as experiências académicas. O desempenho a longo prazo dos materiais ferroeléctricos em grandes matrizes necessita de mais testes.
- Consistência do dispositivo e controlo de erros: A programação multinível tem uma tolerância ao ruído extremamente rigorosa e exige uma otimização conjunta com algoritmos de programação ECC e a nível do sistema.
- Custo e rendimento: A introdução de novos materiais e novas estruturas em linhas de produção maduras traz inevitavelmente desafios em termos de custos, janelas de processo e qualidade de produção em massa.
Por estas razões, a indústria acredita geralmente que, a curto prazo (1-3 anos), as pastilhas de amostra ou os produtos de pequena escala podem aparecer primeiro em mercados para fins especiais ou de elevado valor, ao passo que a entrada no mercado de armazenamento de grande consumo ou empresarial demorará mais tempo.
Em geral, a nova arquitetura Fe-NAND anunciada pela Samsung SAIT em Natureza mostra uma possível direção futura para o Flash NAND: conseguir uma grande melhoria na eficiência energética sem sacrificar a capacidade ou a densidade de armazenamento. Se os futuros progressos de engenharia decorrerem sem problemas, esta tecnologia pode tornar-se uma base fundamental para a próxima geração de memória não volátil de baixo consumo - especialmente significativa numa era de consumo elevado de energia e orientada para a IA.
