27 ноября 2025 года SAIT (Samsung Advanced Institute of Technology), комплексная исследовательская организация при Samsung Electronics, объявила о том, что ее команда опубликовала прорывные результаты по новой архитектуре флэш-памяти NAND в ведущем международном журнале. Природа. Согласно исследованию, сочетая сегнетоэлектрические полупроводники и оксидные полупроводникиновая ячейка NAND может достигать более 90% снижение мощности при выполнении операций со строками, а также демонстрирует высокую масштабируемость и возможность хранения нескольких бит. Ожидается, что эта технология окажет большое влияние на энергоэффективность центров обработки данных с искусственным интеллектом и мобильных устройств.
Новая архитектура обеспечивает сверхнизкое энергопотребление и многоуровневое хранение данных
Согласно Samsung SAIT, структура FeFET/Fe-NAND, предложенная в статье, использует поляризационные характеристики тонких ферроэлектрических пленок для хранения данных. Это значительно снижает зависимость от высокого напряжения и большой энергии записи, характерную для традиционных структур с плавающим затвором или ловушкой заряда.
В то же время оксидные полупроводники имеют чрезвычайно низкий ток утечки, что позволяет строке NAND работать практически при нулевом значении тока. проходное напряжение во время процессов чтения/записи. Такое сочетание материалов напрямую приводит к значительному снижению энергопотребления. Данные, приведенные в статье, показывают, что во время типичных операций со строками новая структура может достигать более 90% и до примерно 96% экономия электроэнергии.
Еще более перспективным является то, что ферроэлектрическая структура естественным образом поддерживает многоуровневое хранение данных. Эксперименты показывают, что она может достигать до 5 бит на ячейкуЭто означает, что в будущем плотность хранения данных может увеличиться на ограниченной площади, сравнявшись и даже превзойдя текущее направление QLC (4 бита).
Центры обработки данных с искусственным интеллектом и мобильные устройства получат огромную выгоду
Эта технология рассматривается как революционное дополнение к существующим архитектурам NAND, особенно в то время, когда энергопотребление стало основным узким местом.
В центрах обработки данных ИИ обучение и вывод моделей требуют частого чтения и записи огромных массивов данных, что приводит к постоянному росту энергопотребления систем хранения. Если после разработки новая Fe-NAND поступит в массовое производство, то снижение ее рабочей мощности на 90% напрямую повысит общую энергоэффективность дата-центров, снизит затраты на электроэнергию и уменьшит тепловыделение крупных вычислительных комплексов.
В мобильных и пограничных устройствах преимущества в мощности записи и энергопотреблении в режиме ожидания позволят продлить время автономной работы и поддержать более сложную обработку ИИ на устройстве, особенно для автономных выводов, задач непрерывного зондирования и кэширования данных с высокой пропускной способностью.
Между тем, ферроэлектрические устройства также естественно подходят для будущих вычисление в памяти Архитектуры, открывающие потенциал для нейроморфного оборудования.
Перед серийным производством необходимо решить множество инженерных задач
Несмотря на то, что результаты работы очень интересны, промышленные эксперты отмечают, что для создания коммерческих продуктов потребуется преодолеть несколько инженерных барьеров, в том числе:
- Совместимость с производством: Осаждение и термическая обработка тонких ферроэлектрических пленок, а также их совместимость с существующими процессами 3D V-NAND требуют дальнейшей проверки, особенно в отношении выхода и стабильности в структурах с высокими стеками.
- Выносливость и сохранение данных: Для коммерческой NAND требуется гораздо больше циклов записи и длительного хранения данных, чем для академических экспериментов. Долгосрочная работа ферроэлектрических материалов в больших массивах требует дополнительных испытаний.
- Согласованность устройств и контроль ошибок: Многоуровневое программирование имеет очень жесткую помехоустойчивость и требует совместной оптимизации алгоритмов программирования на уровне ECC и системы.
- Стоимость и урожайность: Внедрение новых материалов и новых структур в уже существующие производственные линии неизбежно влечет за собой проблемы, связанные со стоимостью, технологическими окнами и качеством серийного производства.
По этим причинам в отрасли принято считать, что в краткосрочной перспективе (1-3 года) образцы чипов или мелкосерийные продукты могут появиться в первую очередь на рынках специального назначения или высокой стоимости, в то время как выход на основные потребительские или корпоративные системы хранения займет больше времени.
В целом, новая архитектура Fe-NAND, анонсированная компанией Samsung SAIT в Природа показывает возможное будущее направление развития NAND Flash: достижение значительного повышения энергоэффективности без снижения емкости и плотности хранения данных. Если дальнейший инженерный прогресс пройдет гладко, эта технология может стать ключевой основой для следующего поколения энергонезависимой памяти с низким энергопотреблением, что особенно важно в эпоху ИИ и высокого энергопотребления.
