Samsung เปิดตัว FeFET NAND เทคโนโลยี NAND ยุคใหม่ ลดการกินไฟลงถึง 96%
Samsung ได้ออกมาประกาศความสำเร็จครั้งสำคัญที่อาจเปลี่ยนโฉมหน้าของวงการ Memory Chip ไปตลอดกาล ทีมวิจัยจาก Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) ได้ตีพิมพ์ผลงานลงในวารสารวิชาการระดับโลกอย่าง Nature โดยระบุว่าพวกเขาสามารถคิดค้นเทคโนโลยี Ferroelectric NAND (FeFET) ที่ช่วยลดการใช้พลังงานลงได้สูงสุดถึง 96% เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีปัจจุบัน
นี่ไม่ใช่แค่การปรับปรุงเล็กน้อย แต่คือการ “รื้อระบบ” โครงสร้างพื้นฐานของชิปเก็บข้อมูล เพื่อรองรับยุค 3D NAND ที่มีการซ้อนเลเยอร์สูงขึ้นเรื่อยๆ
ปัญหาของ 3D NAND ปัจจุบัน
ปัจจุบัน เทคโนโลยี 3D NAND ใช้วิธีการซ้อนเซลล์เก็บข้อมูลขึ้นไปเป็นชั้นๆ เหมือนตึกสูง (Stacking) ยิ่งตึกสูง ยิ่งจุข้อมูลได้เยอะ แต่สิ่งที่ตามมาคือ “ภาระทางไฟฟ้า” ครับ เพราะทุกครั้งที่อ่านหรือเขียนข้อมูล ระบบต้องจ่ายไฟเลี้ยง (Pass Voltage) ไปยังชั้นต่างๆ จำนวนมาก ทำให้ยิ่งซ้อนชั้นสูง ยิ่งกินไฟมหาศาล
ทางออกด้วยวัสดุชนิดใหม่
Samsung แก้ปัญหานี้ด้วยการเปลี่ยนมาใช้ Hafnium Oxide (Hafnia) ซึ่งเป็นวัสดุประเภท Ferroelectric (เฟอร์โรอิเล็กทริก) ผสมผสานกับออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์
จุดเด่นของวัสดุนี้คือ สามารถ “จดจำสถานะทางไฟฟ้า” (Polarization) ได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องใช้แรงดันไฟเลี้ยงสูงๆ ตลอดเวลา ส่งผลให้เราสามารถลดแรงดันไฟที่ต้องใช้ในการทำงาน (Operating Voltage) ลงมาจนเกือบเหลือศูนย์ (Near-zero) ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้ประหยัดพลังงานได้อย่างมหาศาล
เร็วขึ้น จุเยอะขึ้น แต่กินไฟน้อยลง
จากการทดลองในห้องวิจัย Samsung พบว่าเทคโนโลยีใหม่นี้มอบผลลัพธ์ที่น่าทึ่งใน 3 ด้านหลัก:
- ลดการใช้พลังงานถึง 96%: เมื่อเทียบกับโครงสร้าง NAND แบบเดิม การใช้ FeFET ช่วยตัดพลังงานส่วนเกินที่ไม่จำเป็นออกไปได้อย่างหมดจด
- รองรับความหนาแน่นระดับ 5-bit (PLC): เทคโนโลยีนี้มีความเสถียรพอที่จะเก็บข้อมูลได้ถึง 5 บิตต่อหนึ่งเซลล์ (Penta-Level Cell) ซึ่งเป็นความหนาแน่นสูงสุดในอุตสาหกรรม ณ ปัจจุบัน
- แก้ปัญหาคอขวดความร้อน: เมื่อกินไฟน้อยลง ความร้อนสะสมก็น้อยลงตามไปด้วย ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ SSD ประสิทธิภาพสูงในอนาคตที่ไม่ต้องการฮีตซิงค์ขนาดใหญ่
การค้นพบครั้งนี้ถือเป็นก้าวสำคัญของ Samsung ในการเตรียมพร้อมสู่ยุค Hyper-scale Computing ครับ เพราะในขณะที่โลกต้องการเก็บข้อมูลมากขึ้น แต่เราก็ต้องการเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประหยัดพลังงานมากขึ้นเช่นกัน
แม้เทคโนโลยีนี้จะยังอยู่ในขั้นงานวิจัยและต้องใช้เวลาอีกสักพักกว่าจะเข้าสู่สายการผลิตจริง (Mass Production) แต่ก็เป็นสัญญาณที่ชัดเจนว่า ข้อจำกัดของ SSD ยุคเก่ากำลังจะถูกทลายลงด้วยนวัตกรรมวัสดุศาสตร์