Samsung เผยงานวิจัย ‘Ferroelectric NAND’ อนาคตใหม่ชิปหน่วยความจำ ลดการใช้พลังงานถึง 96%

เมื่อกระแส AI ทำให้ดาตาเซนเตอร์ทั่วโลกเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็ว ก็พ่วงมาด้วยกับความต้องการหน่วยความจำที่เพิ่มขึ้นแบบมหาศาล ซึ่งชิป NAND ในปัจจุบันมีการกินพลังงานที่สูง ล่าสุดแบรนด์ยักษ์ใหญ่อย่าง Samsung ได้ออกมาเผยงานวิจัยใหม่ กับเทคโนโลยี ‘Ferroelectric NAND’ จะช่วยมาแก้ปัญหาจุดนี้ ลดการใช้พลังงานได้สูงสุด 96% ที่อาจทำให้แบตเตอรี่มือถืออึดขึ้น ช่วยลดการใช้พลังงานของดาต้าเซนเตอร์ลงอย่างมาก

ข้อมูลนี้มาจากงานวิจัยของ Samsung Advanced Institute of Technology เกี่ยวกับการพัฒนา NAND ด้วยเทคโนโลยีทรานซิสเตอร์แบบเฟอโรอิเล็กทริก (Ferroelectric) ซึ่งสามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญ พร้อมแก้ปัญหาที่ค้างคายาวนานอย่างการสเกลชั้นความจุ (stacking) และปัญหา memory window ที่เคยทำให้ความพยายามก่อนหน้านี้ไม่ประสบความสำเร็จ

ทำไม NAND ในปัจจุบันถึงกินไฟมาก ?

โดยทั่วไปแล้ว ชิป NAND หากต้องการเพิ่มความจุ จะต้องใช้โครงสร้าง stacking หรือซ้อนหลาย ๆ ชั้น แต่การจะอ่านข้อมูลให้ครบถ้วนจะต้องยิงแรงดันไฟผ่านทุกชั้น หรือที่เรียกว่า ‘Pass Voltage’ ทำให้จำเป็นต้องใช้พลังงานสูงขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อจำนวนชั้นเพิ่มขึ้น

แม้ก่อนหน้านี้จะมีการคิดค้นแนวทางที่จะช่วยลดการใช้พลังงานลง แต่ผลลัพธ์ที่ได้กลับทำให้ ‘Memory Window’ หรือความจุต่อเซลล์ลดลงไปด้วย แม้จะเคยลองใช้วัสดุ Ferroelectric ในอดีตมาแล้วก็ตาม แต่ก็ยังไม่สามารถแก้ปัญหาความสมดุลระหว่างสเกลแต่ละชั้น และการประหยัดพลังงานได้

แ ประหยัดพลังงาน โดยไม่ต้องใช้ Pass Voltage อีกต่อไป

เพื่อแก้ปัญหานี้ Samsung จึงพัฒนา Ferroelectric Field-Effect Transistors (FeFETs) ซึ่งใช้โครงสร้างเฟอโรอิเล็กทริกร่วมกับออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ (Oxide Semiconductors) ที่มีจุดเด่น คือ

• ไม่ต้องใช้ pass voltage ลดการใช้พลังงานได้ถึง 96%
• รองรับ multi-level cell สูงถึง 5 บิตต่อเซลล์ (เทียบเท่าหรือดีกว่า NAND ตัวท็อปในปัจจุบัน)
• แก้ไขข้อจำกัดเรื่องการปรับค่า threshold voltage ของวัสดุออกไซด์ ทำให้สามารถใช้ในอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์ได้ดี

ไม่ใช่เจ้าแรกที่ศึกษาเทคโนโลยีนี้ แต่ถ้าทำสำเร็จจะมีผลกระทบมหาศาลต่อทั้งวงการ

โดย Samsung เสนอสเกลการผลิต FeFET ด้วยการซ้อนทรานซิสเตอร์ที่ความกว้างเพียง 25แล้วnm แม้บริษัทจะไม่ใช่เจ้าแรกที่หันมาเริ่มศึกษาเทคโนโลยี ferroelectric แต่หากเทคโนโลยีนี้ทำสำเร็จ อาจส่งผลกระทบมหาศาล ทั้งวงการ IT, สมาร์ตโฟน, PC รวมไปถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิดที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน

และจะสามารถช่วยลดการใช้พลังงานโดยรวมหรือ energy footprint ของฮาร์ดแวร์ AI ได้เป็นอย่างมาก

ที่มา: Techspot

บดินทร์ ตันวิเชียร

'ช่างภาพ' ที่เขียนคอนเทนต์ได้ หาเงินซื้อเปียกให้แมว 3 ตัว ที่บ้าน