Samsung ogłasza przełom w pamięciach NAND i obiecuje zmniejszenie zużycia energii nawet o 96%

Samsung zaprezentował technologię, która może całkowicie odmienić rynek pamięci flash. Badacze z Samsung Advanced Institute of Technology wykazali, że zastosowanie tranzystorów ferroelektrycznych pozwala zmniejszyć pobór energii przez kości NAND nawet o 96%, co wprost odpowiada na rosnący kryzys energetyczny związany z rozwojem sztucznej inteligencji.

Samsung odkrywa nowy mechanizm działania NAND

Samsung Advanced Institute of Technology poinformował o odkryciu podstawowego mechanizmu, który pozwala znacząco ograniczyć zapotrzebowanie na energię w pamięciach NAND. Wyniki badań zostały opisane w artykule opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie Nature, a nad całą technologią pracowało 34 specjalistów z SAIT i działu półprzewodników Samsunga.

„Jesteśmy dumni, że potwierdziliśmy wykonalność ultraniskoenergetycznej pamięci NAND. W sytuacji gdy pamięć masowa odgrywa coraz ważniejszą rolę w ekosystemie sztucznej inteligencji, będziemy kontynuować dalsze badania, aby w przyszłości zastosować tę technologię w produktach” – powiedział dr Sijung Yoo, główny autor publikacji.

Kluczowym elementem badań było połączenie materiałów ferroelektrycznych z tlenkowymi półprzewodnikami. Taka konfiguracja pozwala zapisywać dane poprzez zmianę polaryzacji, bez konieczności wstrzykiwania elektronów do komórki pamięci. Obniża to obciążenie elektryczne całej struktury, a także eliminuje problem rosnącego zapotrzebowania na napięcie przy zwiększaniu liczby warstw w nowoczesnych układach NAND.

Tradycyjne rozwiązania opierają się na sekwencyjnym przepływie sygnału przez szeregowo połączone komórki. Wraz z rosnącą liczbą warstw rośnie również napięcie potrzebne do odczytu i zapisu, co w efekcie powoduje duży wzrost zużycia energii. Zespół SAIT zauważył, że z pozoru niekorzystna cecha tlenkowych półprzewodników, czyli trudność w precyzyjnym sterowaniu napięciem progowym, w połączeniu z efektami polaryzacji ferroelektrycznej może działać jako mechanizm stabilizujący. Dzięki temu napięcie potrzebne do pracy komórki znacząco maleje.

Badacze Samsung SAIT

Znaczenie odkrycia dla rynku pamięci i AI

Weryfikacja koncepcji obejmowała także próbę zachowania wysokiej gęstości zapisu. Badacze udowodnili, że możliwe jest utrzymanie 5 bitów na komórkę, czyli maksymalnego obecnie poziomu, bez zwiększania zapotrzebowania na energię. To otwiera drogę do projektowania pamięci flash nowej generacji, które łączą bardzo dużą pojemność z wyjątkowo niskim poborem mocy.

Przemysł pamięci NAND stoi przed ogromnym wyzwaniem związanym ze wzrostem wykorzystania AI. Duże centra danych już teraz należą do najbardziej energochłonnych obiektów infrastrukturalnych na świecie. Technologia opracowana przez Samsung może znacząco zmniejszyć koszty operacyjne serwerowni oraz poprawić efektywność energetyczną urządzeń mobilnych i rozwiązań brzegowych.

Według Omdia globalny rynek NAND ma wzrosnąć z 65,6 mld USD w 2024 roku do 93,7 mld USD w 2029 roku. Przewidywany wzrost wolumenu bitów o 17,7% rocznie pokazuje, jak istotne stają się technologie obniżające zużycie energii. Samsung wskazuje, że prezentowane badania stanowią fundament przyszłych układów SSD o bardzo dużej pojemności i minimalnym poborze mocy, co umocni pozycję firmy w segmencie pamięci.