Samsung、NANDの消費電力を96%削減する新技術。Natureに論文掲載

論文に関わった研究者

　Samsung Electronicsの研究機関であるSamsung Advanced Institute of Technology(SAIT)は、NANDフラッシュの消費電力を大幅に削減する新技術を開発したと報告した。強誘電体と酸化物半導体を組み合わせることで、動作時の電力を最大96%削減できるとしている。11月26日、科学誌「Nature」オンライン版に掲載された。

　今回開発された「強誘電体効果トランジスタ」は、強誘電体と酸化物半導体を用いてNANDフラッシュの消費電力を大幅に低減させる新しいトランジスタ。

　従来のNANDフラッシュは、データ容量を増やすためにセル(保存領域)を垂直に積み上げ、直列に接続することで回路を構成していたが、それに伴いデータの読み書き時にセルを通過する信号の経路が長くなり、消費電力が増大するという課題を抱えていた。

　研究チームは、酸化物半導体の持つ独特な電気的特性に着目。これまで、酸化物半導体はしきい値電圧調整の難しさなどから、高性能デバイスには不向きとされる場合があった。しかし、これを強誘電体であるジルコニウム添加ハフニア(HfZrO2)を用いたNAND構造と組み合わせることで、逆に特性を生かし、超低消費電力を実現するメカニズムを発見したという。

　この新技術により、動作中の電力を最大96%削減することに成功したほか、1セルあたり5bitの情報を記録するPLC(これまでは3bitの情報を記録するTLCや4bitのQLCが主流)相当の動作が可能になったという。これにより、将来的にAIデータセンターの運用コスト削減や、モバイル機器のバッテリ寿命延長、ストレージのさらなる大容量化に貢献できるとしている。

　論文の筆頭著者であるSijung Yoo博士は、「超低消費電力NANDフラッシュの実現可能性を検証できたことを誇りに思う。AIエコシステムにおいてストレージの役割は重要性を増しており、将来の製品への適用を目指してさらなる研究を続ける」と述べた。