Samsung Araştırmacıları Güç Tüketimini Yüzde 96 Oranında Azaltan ve Kapasiteyi Artıran FeFET Belleği Geliştirdi

Veri merkezli bilgi işlem ve yapay zeka (AI) teknolojileri hızla yayılırken, yüksek kapasiteli ve düşük güçlü depolama cihazlarına olan talep artıyor fakat yaygın olarak kullanılan NAND flash bellek, doğal yapısal sınırları nedeniyle yüksek güç tüketimi dezavantajına sahipti.

Ortaya çıkan tabloda, Samsung Electronics araştırmacıları, neredeyse hiç güç kullanmadan depolama kapasitesini artırabilen ferroelektrik transistörlere (FeFET) dayalı yeni bir ultra düşük güçlü bellek teknolojisini duyurdu. Çalışma, bu ayın 27'sinde uluslararası hakemli dergi Nature'da yayımlandı.

NAND flash, birden fazla bellek hücresinin bir sıra halinde bağlandığı bir "dizi" (string) yapısına sahiptir. Sorun şu ki, herhangi bir hücreden veri okumak için öncesindeki ve sonrasındaki diğer hücrelere de voltaj uygulanması gerekir. İşlem "geçiş voltajı" (pass voltage) olarak adlandırılır. Bahsi geçen durum nedeniyle, bellek hücresi sayısı arttıkça güç tüketiminin de arttığı yapısal bir sınır oluşmuştur.

Öte yandan, geçiş voltajını düşürmeye çalışırsanız, bellek hücrelerini ayırt eden sinyal marjı azalır ve tek bir hücrede birden fazla değer saklayan "çok seviyeli depolamayı" zorlaştırır.

Sorunları çözmek için araştırmacılar, ferroelektrik bir malzeme kullanarak FeFET tabanlı bellek geliştirdi. Ferroelektrik malzeme, harici bir voltajla polarizasyon yönünün kontrol edilmesine izin verir ve voltaj kaldırıldıktan sonra bile ilgili durumu uzun süre korur; söz konusu özellik bellek için kullanılır. Araştırmacılar, zirkonyum katkılı hafniyum ferroelektrik ile bir oksit yarı iletken kanalını birleştirerek yeni bir FeFET geliştirdi.

Yeni FeFET uygulanan bellek, geçiş voltajı etkin bir şekilde sıfıra yakın bir seviyeye düşürülse bile hücre başına 5 bit'e kadar veriyi kararlı bir şekilde depoladı. Araştırmacılara göre elde edilen sonuç, mevcut ticarileştirilmiş NAND teknolojisine benzer veya ondan daha iyidir.

Özellikle, geleneksel NAND ile karşılaştırıldığında dizi yapısında yüzde 96'ya varan potansiyel güç tasarrufu gösterdi. Sonuç olarak teknoloji, neredeyse hiç elektrik kullanmadan çok daha fazla veri depolayabiliyor. Gelişme; yapay zeka sunucuları, mobil cihazlar ve Uç Bilişim (Edge Computing) gibi enerji verimliliğinin kritik olduğu uygulamaları etkileyebilir.

Araştırmacılar, geliştirilen FeFET'in mevcut NAND gibi dikey olarak istiflenen üç boyutlu (3D) bir yapıda üretildiğinde bile performansın korunduğunu doğruladı. Özellikle, 25 nm (nanometre, bir metrenin milyarda biri) kısa kanal uzunluğuna sahip çok küçük hücrelerde bile kararlı bir şekilde çalışarak yüksek yoğunluklu entegrasyon için hiçbir sorun teşkil etmedi.

Söz konusu çalışma, NAND flash belleğin "gücü düşürmek kapasiteyi azaltır ve kapasiteyi artırır" şeklindeki temel sınırını ele alması bakımından önem taşıyor.

Makalede araştırmacılar, "Geliştirilen FeFET tabanlı yapı, kapasiteyi, güç verimliliğini ve güvenilirliği aynı anda artırabilen yeni nesil bir bellek teknolojisidir," dedi ve ekledi: "NAND tabanlı mimariler nöromorfik bilgi işlem ve bellek içi bilgi işlem için gelecek vaat eden platformlar olarak kabul edildiğinden, artan enerji tüketimini azaltmak için uygulanabilir."

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://biz.chosun.com/en/en-science/2025/11/27/YCNPCOAZQBETVLOAZR2ABXGF6E/