Kioxia sperimenta le 3D NAND del futuro con 6 e 7 bit per cella (per ora a temperature criogeniche)

La memoria BiCS è giunta all'ottava generazione, toccando i 218 layer, ma i ricercatori di Kioxia sono già proiettati in avanti e stanno cercando di mettere a punto una memoria 3D NAND ancora più densa spingendosi fino alla Hepta Level Cell, capace di stoccare 7 bit per cella, quasi il doppio di un'odierna soluzione QLC (4 bit per cella).

Prima di arrivarci passerà molto tempo perché al momento siamo alla ricerca di laboratorio. Oggi il mercato delle NAND Flash è dominato dalle soluzioni TLC e QLC, anche se nell'arco di 2 anni potremmo assistere all'introduzione di soluzioni PLC (5 bit per cella). In un futuro ancora più lontano si passerà, probabilmente, a soluzioni capaci di stoccare 6 e 7 bit per cella.

In casa Kioxia hanno già svolto alcune sperimentazioni in merito (ne hanno parlato qui e qui), ma tutte a temperatura criogenica, ovvero a -196 °C. L'obiettivo dei ricercatori nipponici è quello di dimostrare la capacità della memoria 3D NAND flash di funzionare a temperature tipiche del calcolo quantistico, anche se il lavoro potrebbe poi diventare utilissimo per offrire la medesima tecnologia a temperatura ambiente.

"I nostri esperimenti mostrano che non solo la memoria 3D NAND flash può funzionare a 77 K (-196° C), ma che il funzionamento criogenico aumenta le caratteristiche I-V delle celle di bit". Lavorando sulla memoria 3D NAND flash a 6 bit, i ricercatori hanno ravvisato un chiaro miglioramento del rumore di lettura a -196 °C rispetto alla temperatura ambiente di 27 e 85 °C. Allo stesso tempo, la durata del ciclo di programmazione / cancellazione alla temperatura criogenica è oltre 10 volte maggiore rispetto a una temperatura di 25 °C.

In base alle osservazioni, "le caratteristiche del rumore di lettura, la durata del ciclo e le caratteristiche di conservazione dei dati sono state nettamente migliorate a temperatura criogenica e tutti questi miglioramenti ci consentono di ottenere operazioni a 6 bit per cella", hanno concluso i ricercatori.

Per spingersi a 7 bit per cella, Kioxia si è sempre avvalsa di temperature criogeniche, ma ha ottimizzato il processo di produzione. "Il tradizionale polisilicio utilizzato per il canale del transistor della cella di memoria è stato sostituito dal silicio monocristallino". Questo cambiamento riduce notevolmente il rumore di lettura, "di conseguenza è più facile ottenere diversi livelli multipli in una cella", assicura Kioxia.