Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature cho thấy Samsung đã phát triển thành công loại bộ nhớ NAND flash sử dụng bóng bán dẫn sắt điện, giảm thiểu tối đa năng lượng tiêu thụ.

Samsung tiếp tục khẳng định vị thế dẫn đầu trong lĩnh vực phát triển bộ nhớ với một thành tựu nghiên cứu mang tính đột phá. Một bài báo khoa học được đồng tác giả bởi 34 nhà nghiên cứu với tựa đề “Bóng bán dẫn sắt điện cho bộ nhớ NAND Flash công suất thấp” đã chính thức xuất hiện trên tạp chí học thuật danh tiếng Nature.

Nghiên cứu này công bố việc phát triển thành công một loại hình lưu trữ NAND flash mới, có khả năng cắt giảm mức tiêu thụ điện năng lên tới 96%. Trong bối cảnh nhu cầu về dung lượng bộ nhớ cho các trung tâm dữ liệu AI, điện thoại thông minh và các ứng dụng điện toán đang tăng vọt theo cấp số nhân, vấn đề tiêu thụ năng lượng trở thành bài toán cấp thiết. Công nghệ mới này được đánh giá là giải pháp trọng tâm mà ngành công nghiệp bán dẫn đang tìm kiếm để giải quyết các ngưỡng giới hạn về năng lượng hiện tại.

Ứng dụng bóng bán dẫn sắt điện để kiểm soát dòng rò

Nền tảng của công nghệ mới bắt nguồn từ việc nghiên cứu các chất bán dẫn oxit. Trước đây, loại vật liệu này bị coi là không phù hợp cho các chip hiệu năng cao do đặc tính điện áp ngưỡng lớn. Tuy nhiên, đội ngũ nghiên cứu đã tận dụng chính đặc điểm này để biến nó thành lợi thế kỹ thuật nhằm giảm tiêu thụ điện trong cấu trúc NAND flash.

Bằng cơ chế chặn các dòng điện thấp hơn điện áp ngưỡng, công nghệ mới cho phép kiểm soát triệt để dòng rò (leakage current) và cải thiện hiệu suất năng lượng. Đối với công nghệ NAND flash truyền thống, cấu trúc chuỗi tế bào (cell string) được kết nối nối tiếp, dẫn đến việc mức tiêu thụ điện tăng lên khi số lượng tế bào gia tăng.

Nguyên nhân chính là hiện tượng rò rỉ dòng điện vẫn diễn ra ngay cả khi công tắc tế bào đã tắt. Hơn nữa, khi các nhà sản xuất tăng số lớp xếp chồng để nâng cao mật độ lưu trữ, năng lượng tiêu tốn cho các tác vụ đọc và ghi dữ liệu cũng tăng theo.

Triển vọng thương mại hóa và tác động tới thiết bị di động

Giải pháp sử dụng bóng bán dẫn sắt điện đã giải quyết hiệu quả các nhược điểm vật lý nêu trên. Kết quả thực nghiệm cho thấy mức tiêu thụ năng lượng giảm tới 96% so với các chip lưu trữ truyền thống là một bước nhảy vọt về hiệu quả vận hành. Mặc dù báo cáo chưa đưa ra mốc thời gian cụ thể cho việc thương mại hóa, nhưng khi đi vào sản xuất đại trà, công nghệ này sẽ mang lại lợi ích toàn diện cho hệ sinh thái công nghệ.

Đối với người dùng cuối, điều này đồng nghĩa với thời lượng pin trên điện thoại thông minh và các thiết bị di động sẽ được cải thiện đáng kể. Hiện tại, trước khi công nghệ này sẵn sàng ra mắt thị trường, ngành công nghiệp vẫn đang chờ đợi sự xuất hiện của chuẩn chip nhớ UFS 5.0 trên các thiết bị di động trong thời gian tới, với kỳ vọng Samsung sẽ duy trì lộ trình phát triển ổn định.

Nguồn: wccftech