GADGET & TECH ~ Dengan semakin pesatnya perkembangan komputasi yang berpusat pada data dan teknologi kecerdasan buatan (AI), permintaan terhadap perangkat penyimpanan berkapasitas tinggi dan berdaya rendah semakin meningkat. Namun, memori flash NAND yang saat ini banyak digunakan memiliki konsumsi daya yang tinggi karena keterbatasan struktural yang melekat.
Samsung Electronics mengumumkan teknologi baru memori berdaya sangat rendah berbasis transistor efek medan feroelektrik (FeFET), yang dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan tanpa mengonsumsi daya sama sekali. Hasil penelitian ini dipublikasikan di jurnal akademik internasional Nature pada Kamis (27/11).
Memori flash NAND terdiri dari beberapa sel memori yang terhubung dalam struktur “string”. Masalahnya, untuk membaca data dari sebuah sel, tegangan harus diberikan ke sel-sel sebelum dan sesudahnya. Ini disebut “tegangan lulus”. Keterbatasan struktural ini berdampak pada peningkatan jumlah sel memori yang akan meningkatkan konsumsi daya.
Di sisi lain, jika mencoba mengurangi tegangan lolos, perbedaan sinyal yang dapat dibedakan sel memori berkurang, dan akibatnya, ‘penyimpanan bertingkat’ yang menyimpan beberapa nilai dalam satu sel menjadi sulit.
Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti Samsung Electronics mengembangkan memori berbasis FeFET menggunakan material feroelektrik, material yang arah polarisasinya dapat dikontrol tegangan eksternal dan tetap berada dalam kondisi tersebut untuk waktu yang lama bahkan setelah tegangan dihilangkan.
Karakteristik ini dimanfaatkan untuk digunakan sebagai memori. Tim peneliti mengembangkan FeFET baru dengan menggabungkan feroelektrik hafnia yang didoping zirkonium dengan kanal semikonduktor oksida.
Memori yang menggunakan FeFET baru ini dapat menyimpan hingga 5 bit per sel secara andal, bahkan pada tegangan lolos hampir nol. Menurut para peneliti, kinerja ini sebanding atau bahkan melampaui teknologi NAND yang saat ini dikomersialkan.
Secara khusus, struktur string menunjukkan potensi penghematan daya hingga 96% dibandingkan dengan NAND konvensional, yang berarti lebih banyak data dapat disimpan tanpa mengonsumsi listrik sama sekali, yang dapat berdampak signifikan pada aplikasi yang membutuhkan energi tinggi seperti server AI, perangkat seluler, dan komputasi tepi (edge computing).
Tim peneliti mengonfirmasi FeFET yang dikembangkan mempertahankan kinerjanya bahkan ketika dibangun dalam struktur tiga dimensi (D), yang ditumpuk secara vertikal seperti NAND konvensional. Khususnya, FeFET beroperasi secara stabil bahkan dalam sel yang sangat kecil dengan panjang kanal sependek 25 nm (nanometer, sepersemiliar meter), menunjukkan bahwa integrasi massa bukanlah masalah.
Studi ini penting karena membahas keterbatasan mendasar dari flash NAND: menurunkan daya akan mengurangi kapasitas, dan meningkatkan kapasitas akan meningkatkan daya.
Tim peneliti menyatakan dalam makalahnya, “Struktur berbasis FeFET yang kami kembangkan kali ini merupakan teknologi memori generasi mendatang yang secara bersamaan dapat meningkatkan kapasitas, efisiensi daya, dan keandalan.” Mereka juga memprediksi, “Karena arsitektur berbasis NAND diakui sebagai platform yang menjanjikan untuk komputasi neural dan komputasi dalam memori, arsitektur ini dapat diterapkan untuk mengurangi peningkatan konsumsi energi.”
redaksi@jurnalbisnis.com
