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11月27日，三星電子宣布其先進(jìn)技術(shù)研究院（SAIT）與半導(dǎo)體研究所聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)在存儲(chǔ)領(lǐng)域取得顛覆性突破——全球首創(chuàng)的鐵電晶體管架構(gòu)NAND閃存技術(shù)，可將現(xiàn)有產(chǎn)品功耗降低96%。該成果已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature），并被業(yè)界視為解決人工智能（AI）數(shù)據(jù)中心與移動(dòng)設(shè)備能耗危機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。 技術(shù)核心：鐵電材料與氧化物半導(dǎo)體的協(xié)同創(chuàng)新 傳統(tǒng)NAND閃存通過(guò)向存儲(chǔ)單元注入電子實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其容量提升依賴堆疊更多層數(shù)，但這一方式導(dǎo)致讀寫(xiě)功耗隨層數(shù)增加呈指數(shù)級(jí)上升。例如，當(dāng)前主流的200層以上3D NAND在數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景中，單芯片功耗已突破10瓦，成為制約算力擴(kuò)展的核心瓶頸。 三星團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地融合鐵電材料與氧化物半導(dǎo)體，構(gòu)建出全新存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)。鐵電材料具有自維持電極化特性，無(wú)需持續(xù)供電即可保持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)，而氧化物半導(dǎo)體雖存在閾值電壓不穩(wěn)定的問(wèn)題，但其極低的泄漏電流特性恰好與鐵電材料的極化控制效應(yīng)形成互補(bǔ)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)，使存儲(chǔ)單元串的工作電壓從傳統(tǒng)架構(gòu)的18V降至0.7V，實(shí)現(xiàn)功耗斷崖式下降。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在保持每單元5比特（QLC）高容量存儲(chǔ)能力的前提下，新型架構(gòu)的讀寫(xiě)功耗較現(xiàn)有技術(shù)降低96%，且數(shù)據(jù)傳輸速度提升3倍。三星電子SAIT研究員、論文第一作者Yoo Si-jeong表示：“這項(xiàng)技術(shù)徹底突破了‘容量提升必導(dǎo)致功耗激增’的行業(yè)困局，為革命性SSD（固態(tài)硬盤(pán)）的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。” 應(yīng)用場(chǎng)景：從數(shù)據(jù)中心到終端設(shè)備的全鏈條革新 該技術(shù)商業(yè)化落地后，將率先應(yīng)用于三大領(lǐng)域： AI數(shù)據(jù)中心：以一座配備10萬(wàn)片NAND芯片的典型數(shù)據(jù)中心為例，采用新技術(shù)后年耗電量可從1.2億度降至480萬(wàn)度，相當(dāng)于減少40萬(wàn)噸二氧化碳排放，同時(shí)運(yùn)營(yíng)成本直降90%。 移動(dòng)終端：智能手機(jī)等設(shè)備的存儲(chǔ)模塊功耗占比將從目前的15%降至不足1%，單次充電續(xù)航時(shí)間可延長(zhǎng)40%以上。 邊緣計(jì)算：在自動(dòng)駕駛、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等對(duì)能效敏感的場(chǎng)景中，低功耗存儲(chǔ)將顯著提升設(shè)備可靠性，減少散熱系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。 市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)TrendForce預(yù)測(cè)，2025年全球NAND閃存市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)620億美元，其中AI相關(guān)需求占比超40%。三星電子憑借此項(xiàng)技術(shù)，有望進(jìn)一步鞏固其32.9%的市場(chǎng)份額領(lǐng)導(dǎo)地位。 技術(shù)路線圖：量產(chǎn)進(jìn)程與長(zhǎng)期規(guī)劃 三星已啟動(dòng)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化布局： 短期：計(jì)劃在2026年推出的第九代V-NAND（286層堆疊）產(chǎn)品中部分導(dǎo)入鐵電架構(gòu)，目標(biāo)良率突破85%。 中期：2027年實(shí)現(xiàn)400層堆疊NAND與鐵電技術(shù)的融合，單芯片容量達(dá)4Tb（512GB），較現(xiàn)有產(chǎn)品提升8倍。 長(zhǎng)期：瞄準(zhǔn)2030年千層以上3D NAND研發(fā)，同步推進(jìn)鐵電材料在DRAM內(nèi)存中的應(yīng)用，構(gòu)建全棧低功耗存儲(chǔ)解決方案。 行業(yè)影響：重新定義存儲(chǔ)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則 三星此次突破不僅解決了AI時(shí)代的能耗難題，更重塑了存儲(chǔ)芯片的技術(shù)范式。傳統(tǒng)NAND廠商長(zhǎng)期依賴堆疊層數(shù)與制程縮小的“摩爾定律式”競(jìng)爭(zhēng)，而三星通過(guò)材料科學(xué)與架構(gòu)創(chuàng)新的“超越摩爾”路徑，開(kāi)辟了新的技術(shù)賽道。 SAIT院長(zhǎng)Kim Jae-hong強(qiáng)調(diào)：“從全固態(tài)電池到內(nèi)存內(nèi)計(jì)算，三星始終以基礎(chǔ)研究驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革。此次鐵電NAND的突破，再次證明我們?cè)诎雽?dǎo)體材料領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)力。”隨著AI算力需求以每年50%的速度增長(zhǎng)，低功耗存儲(chǔ)技術(shù)將成為決定未來(lái)十年產(chǎn)業(yè)格局的關(guān)鍵變量。 |
