Лучше, чем NAND: разработана быстрая и экономичная память

Именно ферроэлектрические свойства гафния в сочетании с другими элементами делают его перспективным материалом для карт памяти и твердотельных накопителей.

Вместо того, чтобы обращаться к отдельным сегментам с помощью счетных электрических импульсов, как это происходит, например, в случае NAND-флэш, представленный полупроводник может менять свою поляризацию при приложении электрического поля. Этот принцип обеспечивает гораздо более быстрый и, следовательно, гораздо более эффективный доступ к различным областям памяти, предназначенной только для чтения.

Только полоса пропускания приложенного напряжения раньше была слишком мала. Добавив алюминий к используемому оксиду гафния, можно расширить диапазон возможных напряжений с 2 до 10 вольт.

Это позволит создавать четырехуровневые ячейки (QLC), которые хранят 4 бита в каждом транзисторе. Это означает, что в одном устройстве можно хранить в общей сложности 16 различных состояний. С такой архитектурой на самых маленьких чипах можно будет хранить несколько терабайт данных. На подходящем твердотельном накопителе этот объем в конечном итоге был бы значительно больше.

В дополнение к гораздо более быстрому доступу к этой информации, требуемое напряжение также ниже, чем при использовании флэш-памяти NAND. Вместо требуемых ранее 18 вольт система работает с упомянутыми выше 10 вольтами. Это также еще больше снижает потребление энергии при записи и чтении.

Первые тесты на выносливость показывают, насколько далеко уже продвинулись практические разработки. Согласно исследованию, с помощью отдельных ячеек уже был выполнен один миллион доступов. И не случайно, что исследование финансируется совместно с компанией Samsung.

Остается только одна проблема, и она заключается в используемом гафнии. Какими бы многообещающими ни были электрические свойства элемента, который здесь используется как оксид алюминия гафния, этот элемент является редким. Хотя он встречается чаще, чем золото, на самом деле он не является чистым минералом.

Вместо этого он содержится в крошечных следах в других минералах, и поэтому его чрезвычайно трудно добывать. В конце концов, на одну ячейку требуется слой толщиной чуть менее 25 нанометров. Чрезвычайно быстрая, большая и сверхэффективная память также может стать очень дорогой, если к тому времени не будет найден материал-заменитель.