Face à l’immense volume de données créées chaque jour, les grandes entreprises technologiques s’affrontent dans une quête intense. Leur but ultime est de développer un SSD d’un pétaoctet (1 000 To). Samsung se distingue comme le précurseur dans cette course. L’entreprise ambitionne de superposer jusqu’à 1 000 couches pour ses puces NAND QLC à l’horizon 2030. Mais comment le géant sud-coréen compte-t-il atteindre cette avancée révolutionnaire ? La solution semble résider dans les ferroélectriques hafnia, une nouvelle classe de matériaux prometteurs.
Les ferroélectriques hafnia : un espoir pour Samsung
Cette piste est notamment explorée par Giwuk Kim, doctorant au département de génie électrique du Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). Lors du récent symposium VLSI Technology à Honolulu, un sujet captivant a été abordé : « Analyse approfondie des ferroélectriques à base de hafnia comme élément clé pour les mémoires 3D V-NAND à basse tension et QLC au-delà de 1 000 couches — démonstration expérimentale et modélisation. »
Les chercheurs ont présenté des résultats encourageants issus de leur étude sur les mémoires FE-NAND basées sur le hafnia. Ils ont également discuté des technologies FeRAM et de leurs applications potentielles dans l’informatique. Bien qu’il n’y ait pas encore de confirmation officielle de l’implication directe de Samsung Electronics, les ingénieurs de la société ont participé à la co-rédaction des résultats avec les chercheurs du KAIST.
Selon le résumé de l’étude, ils ont noté des améliorations notables des performances grâce à « l’interaction synergique entre les effets de piégeage de charges et de commutation ferroélectrique (FE) dans une structure de grille intermédiaire en bande métallique (BE-G.IL) — couche intermédiaire de canal FE (Ch.IL) — SI (MIFIS) FeFET ».
Ce design particulier, appelé BE-MIFIS, optimise la « rétroaction positive » de ces effets combinés. Les chercheurs ont ainsi observé :
- Un fonctionnement à très basse tension (+17/-15V) ;
- Une vaste fenêtre de programmation (10,5 V) ;
- Et une quasi-absence de perturbation à 9 V.
Les modélisations théoriques confirment ces gains de performance significatifs. Selon les auteurs, cela démontre le potentiel des ferroélectriques hafnia pour le développement de mémoires 3D NAND avec plus de 1 000 couches, dépassant ainsi l’impasse actuelle.
Vers un SSD de 1 000 To
Actuellement, Samsung mène la compétition pour des densités de stockage extrêmement élevées. L’entreprise a commencé la production en série de ses puces V9 à 290 couches, établissant ainsi un record. Alors que Micron et le géant chinois YMTC commercialisent des NAND QLC à 232 couches, Samsung prépare déjà sa prochaine génération de puces V10 à 430 couches pour 2025.
Néanmoins, la route vers une production de masse à de telles densités est jonchée de défis techniques et industriels. Samsung devra surmonter plusieurs étapes essentielles, que ce soit au niveau des matériaux ou des procédés de production et d’intégration 3D.
Jusqu’à présent, le géant sud-coréen reste discret quant à l’état d’avancement de ses recherches. Il semble toutefois mettre les bouchées doubles pour maintenir son avance sur ses concurrents, surtout que SK Hynix travaille également sur la technologie des ferroélectriques hafnia.
Une chose est certaine : la course vers le pétaoctet est bel et bien lancée. Et si Samsung parvient à concrétiser ses promesses autour des ferroélectriques hafnia, nos rêves de stockage pratiquement illimité pourraient bientôt devenir réalité. C’est une affaire à suivre !
