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材料科学：低電力NAND型フラッシュメモリー向けの強誘電体トランジスター
Nature 648, 8093 doi: 10.1038/s41586-025-09793-3
データセントリックなコンピューティングや人工知能に後押しされて低電力動作への需要が高まる中、NAND型フラッシュメモリーは現代のストレージ技術に不可欠となっている。複数のセルが直列に接続されたその独特な「ストリング」アーキテクチャーは、高電圧パス動作を必要とし、これが望ましくない大量の消費電力の原因となっている。しかし、パス電圧を低下させると、それに伴ってメモリーウィンドウが縮小し、マルチレベルの動作能力が制限されるという課題が生じる。今回我々は、ジルコニウムをドープしたハフニア（酸化ハフニウム）で構成されるゲートスタックと酸化物半導体チャネルを用いて、超低電力の強誘電体電界効果トランジスター（FeFET）を作製することで、このジレンマを解消したことを報告する。我々のFeFETは、現在のNAND技術と同等以上である1セル当たり最大5ビットのマルチレベル能力を確保する一方、ほぼゼロのパス電圧を示し、従来技術と比べてストリングレベルの動作電力を最大96％削減する。FeFETスタックの三次元集積によって25 nmの短チャネルを持つ縦型構造を得ることで、ロバストな電気的特性が維持され、スケールダウンした場合でも低パス電圧ストリング動作が可能になった。今回の成果は、容量、電力効率、信頼性を増強させた次世代ストレージメモリーへの道を開くものである。
