Prelomová NAND pamäť znižuje spotrebu energie o 96 percent

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Nová technológia FeFET eliminuje potrebu vysokého prechodového napätia.

• Umožňuje znížiť spotrebu energie pri operáciách čítania a zápisu až o 96 %.

• Riešenie otvára cestu pre SSD disky s kapacitou stoviek terabajtov.

Spoločnosť Samsung, líder v oblasti polovodičových technológií, oznámila zásadný prielom vo vývoji pamäťových čipov, ktorý by mohol vyriešiť jeden z najpálčivejších problémov súčasných dátových centier. Výskumníci úspešne demonštrovali novú architektúru 3D NAND pamätí využívajúcu feroelektrické tranzistory (FeFET), ktoré sľubujú dramatické zníženie spotreby energie.

Podľa zverejnených údajov dokáže táto technológia zraziť energetické nároky až o neuveriteľných 96 percent oproti súčasným štandardom. Problémom dnešných SSD diskov je spôsob, akým sú konštruované. Aby sa zväčšila ich kapacita, výrobcovia ukladajú pamäťové bunky do stoviek vrstiev na seba, podobne ako poschodia v mrakodrape.

S rastúcim počtom vrstiev však narastá aj potreba takzvaného "prechodového napätia" (pass voltage), ktoré je nutné na prečítanie dát zo spodných vrstiev cez tie vrchné. Tento proces je energeticky náročný a s každou novou generáciou čipov sa stáva menej efektívnym.

Riešenie Samsungu spočíva v použití oxidu hafničitého s feroelektrickými vlastnosťami. Tieto špeciálne tranzistory fungujú na inom fyzikálnom princípe, ktorý umožňuje čítať dáta prakticky bez potreby vysokého prechodového napätia. Vďaka tomu sa eliminuje hlavný zdroj energetických strát, čo je kritické najmä pre dátové centrá poháňajúce umelú inteligenciu, kde sú náklady na elektrinu a chladenie enormné.

Okrem energetickej úspory prináša nová technológia aj možnosť ďalšieho zvyšovania hustoty zápisu. Samsung uvádza, že ich FeFET bunky dokážu spoľahlivo uchovávať až 5 bitov informácie na jednu bunku (PLC), čo je na úrovni alebo dokonca lepšie než najpokročilejšie súčasné riešenia. To otvára dvere k vytvoreniu SSD diskov s obrovskými kapacitami, ktoré by sa zmestili do bežných serverov či dokonca notebookov.

Dôležitým aspektom tohto objavu je, že rieši fyzikálne limity, na ktoré narážala doterajšia technológia "Charge Trap Flash". Pri nej sa s každým zmenšovaním rozmerov a pridávaním vrstiev zhoršovali elektrické vlastnosti a rástla chybovosť. Feroelektrické tranzistory sú však voči týmto problémom odolnejšie a umožňujú ďalšiu miniaturizáciu bez kompromisov v spoľahlivosti.

Hoci ide zatiaľ o výskumný úspech prezentovaný Samsung Advanced Institute of Technology, jeho dopad na priemysel môže byť obrovský. Dopyt po úložnom priestore rastie exponenciálne kvôli trénovaniu AI modelov a spracovaniu veľkých dát. Ak by sa podarilo túto technológiu dostať do sériovej výroby, znamenalo by to revolúciu nielen v kapacite, ale najmä v udržateľnosti digitálnej infraštruktúry.

Výskumníci odhadujú, že pri použití 1024 vrstiev – čo je cieľ pre budúce generácie pamätí – by úspora energie dosiahla spomínaných 96 percent. To by znamenalo, že budúce superpočítače a servery by mohli byť výrazne menšie a ekologickejšie. Technológia by sa časom mohla dostať aj do spotrebnej elektroniky, kde by predĺžila výdrž batérie v smartfónoch a prenosných počítačoch.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Tento technologický prielom rieši kľúčovú prekážku v rozvoji pamäťových úložísk – energetickú náročnosť. Zníženie spotreby o 96 % pri súčasnom zvýšení kapacity je nevyhnutné pre udržateľný rozvoj dátových centier a umelej inteligencie, ktorá spotrebúva obrovské množstvo energie.

^{Zdroj: techspot.com foto: depositphotos.com}