پژوهشگران سامسونگ گزارشی دقیق از یک معماری NAND تجربی منتشر کردهاند که هدف آن کاهش تا 96٪ از یکی از بزرگترین مصرفهای انرژی این فناوری است.
این کار — ترانزیستور فرئولتیک برای حافظه فلش NAND کممصرف — توسط پژوهشگران مؤسسه پیشرفته فناوری سامسونگ انجام شده و در نشریه Nature. منتشر شده است. این مقاله طراحی ترانزیستور اثر میدانی فرئولتیک (FeFET) برای NAND سهبعدی آینده را شرح میدهد که ترکیبی از فرئولتیک مبتنی بر هافنیا و کانال نیمههادی اکسید را به کار میگیرد و عملیاتی با ولتاژ عبور تقریباً صفر ارائه میکند که مبنای کاهش 96٪ مصرف انرژی است.
در NAND مدرن، پشتهای از خطوط واور که در هر رشته عمودی عبور میکند، باید در هر بار خواندن یا برنامهریزی یک سلول، با ولتاژ عبور (V_pass) بایاس شود. با افزایش شمار لایهها، این مصرف هم افزایش مییابد و ایناکنون بخشی قابلتوجه از کل توان آرایه را تشکیل میدهد. تیمهای سامسونگ بر این باورند که ترانزیستور فرئولتیک با پنجره حافظه وسیع و حداکثر ولتاژ آستانهای که زیر صفر میرسد، میتواند عملیات چندسطحی را بدون نیاز به V_pass بالا که ناند با تکنولوژی گیرنده بار برای جلوگیری از اختلال به آن وابسته است، پشتیبانی کند.
آنها ابتدا این را در آرایههای مسطح که تا پنج بیت بر سلول کار میکردند، نشان دادند و سپس در یک رشته عمودی کوتاه چهار لایهای که برای شبیهسازی هندسه 3D NAND طراحی شده بود، این روش را به کار گرفتند. گیتهای مرکزی در این ساختار دارای اندازه ۲۵ نانومتر هستند که با دستگاههای تجاری فعلی مقایسه میشوند. این گروه معیار انرژی خاص NAND را تعریف میکند که ترکیبی از مشارکتهای اصلی ظرفیت خطوط واور و پمپهای بار داخلی است که ولتاژهای بالای مورد نیاز برای خواندن و نوشتن را تولید میکنند.
با مدلسازی این هزینهها برای یک پشته کامل، پژوهشگران برآورد میکنند که یک دستگاه ۲۸۶‑لایهای بر پایه طراحی فرئولتیک میتواند انرژی ترکیبی برنامهریزی و خواندن را حدود ۹۴٪ نسبت به یک پشته سنتی با تکنولوژی گیرنده بار برابر ارتفاع، کاهش دهد. در مقیاس ۱٬۰۲۴ لایه، این کاهش به بیش از ۹۶٪ میرسد، زیرا ولتاژ عبور پایینتر بهطور چشمگیری کار انجامشده توسط پمپهای بار را کاهش میدهد.
آزمایشها همچنین محدودیتهای نگهداری و چرخهزدن را بررسی میکنند. در قالب مسطح، سلولهای فرئولتیک پنجره حافظه وسیعی را پشتیبانی کرده و برنامهریزی پنج‑سطحی را نشان میدهند، اگرچه دوام در این تراکم متوسط است. پیکربندی کلاس PLC میتواند چند صد چرخه را تحمل کند، در حالی که معادل QLC تقریباً به هزار چرخه در دمای محیط و ۸۵ °C میرسد. نویسندگان اشاره میکنند که پیشرفت بیشتر در طرحهای جلوگیری از برنامهنویسی و تولید ولتاژ منفی پیش از اینکه یک آرایه کامل 3D برای تولید تأیید شود، ضروری است. همچنین تأکید میکنند که رفتار کانال اکسید تحت استرس دمایی بالا همچنان یک حوزه کلیدی برای کارهای پیگیری است.
در حال حاضر هیچ نشانهای مبنی بر اینکه سامسونگ برنامهای برای اعلام محصول بر پایه این پژوهش داشته باشد، وجود ندارد. در عوض، این مطالعه بهعنوان پژوهش بنیادی مطرح میشود که خود نیز نیاز به توسعه بیشتری دارد تا نسلهای ناند کممصرف پس از نقشهراه فعلی با تکنولوژی گیرنده بار، امکانپذیر شوند.
دیدگاهتان را بنویسید