Construir memória NAND (o tipo de memória não volátil usada em SSD, telemóveis e outros dispositivos) com recursos a transístores ferroeléctricos pode cortar drasticamente o consumo de energia ao contornar uma limitação central da NAND convencional, de acordo com um novo estudo do Samsung Advanced Institute of Technology. A empresa afirma ter finalmente resolvido problemas de longa data com a escalabilidade da capacidade e janelas de memória que prejudicaram tentativas anteriores.
À medida que a revolução da IA leva a uma expansão exponencial dos centros de dados, a procura por memória continua a subir – e com ela, o consumo de energia notoriamente elevado da NAND actual. Os investigadores da Samsung estão a propor uma nova arquitectura que poderá reduzir drasticamente esses custos energéticos. Os dispositivos móveis também poderão beneficiar se estas descobertas forem adoptadas.
Tradicionalmente, o aumento de capacidade de armazenamento das memórias NAND é feito através do empilhando de camadas umas sobre as outras. O problema é que aproveitar totalmente a capacidade da memória significa empurrar energia através dessas camadas em sequência. Essa tensão de passagem (pass voltage) aumenta a cada camada adicionada, aumentando assim o consumo total de energia.
Tentativas anteriores de limitar o consumo de energia resultaram em janelas de memória reduzidas. Mesmo outras propostas baseadas em ferroeléctricos falharam em resolver o equilíbrio entre a escalabilidade da capacidade e a eficiência energética.
Os FeFET (Ferroelectric Field-Effect Transistor) eliminam totalmente a tensão de passagem, o que reduz drasticamente o consumo de energia. Ao mesmo tempo, mantêm uma densidade de célula multinível de até cinco bits por célula – ao nível, ou melhor, do que a memória de topo actual.
Além disso, a ajustabilidade limitada da tensão de limiar em semicondutores de óxido tornou-os menos viáveis para dispositivos de gama alta. A abordagem da Samsung emparelha esses semicondutores de óxido com uma estrutura ferroeléctrica para formar transístores de efeito de campo ferroeléctricos (FeFET), que contornam essas restrições.
A Samsung propõe escalar os designs FeFET empilhando transístores com canais de 25 nm. As descobertas, produzidas por mais de 30 investigadores do instituto de tecnologia da Samsung e do centro de I&D de semicondutores, foram recentemente publicadas na revista Nature.
Os processadores de IA e os centros de dados requerem tanta memória que perturbaram o equilíbrio entre a oferta e procura na indústria de memórias NAND, com uma escassez prevista para durar pelo menos até 2026. Cortar a energia da memória em quase 100 por cento poderia reduzir significativamente a pegada energética global do hardware de IA.
A Samsung não está sozinha no desenvolvimento destas tecnologias – outras empresas também estão a explorar vias ferroeléctricas para construir memória persistente e não volátil que mantém os dados após a perda de energia. Resta saber se esta abordagem prevalecerá sobre outras concorrentes, mas as implicações podem ser enormes para tudo, desde a computação em larga escala até à tecnologia de consumo diário.
