V-NAND: la alternativa a las limitaciones de la tecnología NAND

El volumen de datos digitales está creciendo a un ritmo espectacular, a medida que las soluciones digitales continúan reemplazando a los sistemas tradicionales y los dispositivos móviles se integran cada vez más en nuestra vida cotidiana. Con la tecnología 5G, el crecimiento exponencial de la demanda global de datos no muestra signos de detenerse. Para el año 2025, los expertos estiman que los datos mundiales aumentarán en un 61% hasta la asombrosa cifra de 175 zettabytes.

La explosión de datos está llevando al límite la tecnología de memoria actual. Samsung ha respondido a la llamada de soluciones de memoria más efectivas con su tecnología NAND vertical de 4 bits (V-NAND). Con una estructura tridimensional innovadora, la tecnología V-NAND de alta capacidad proporciona una base fiable para satisfacer las demandas de datos actuales y futuras.

La capacidad de una unidad flash NAND depende de la cantidad de celdas en el chip. Hasta hace poco, los fabricantes se han centrado en colocar celdas más pequeñas en una estructura NAND plana, donde las celdas de memoria se colocan adyacentes entre sí en una sola capa, para aumentar la capacidad de memoria. En solo 15 años, el tamaño de la celda se ha reducido de 120 nm a 19 nm, mientras que la capacidad se ha multiplicado por 100.

Sin embargo, la reducción del tamaño de las celdas plantea varios desafíos técnicos. En primer lugar, la fotolitografía, el proceso utilizado para crear un circuito, llegará a su límite, lo que significa que las celdas no podrían encogerse más. En segundo lugar, cuando las celdas de memoria caen por debajo de los 20 nm de tamaño, las posibilidades de que una carga eléctrica se filtre de una celda a otra aumentan significativamente. Esta interferencia de celda a celda puede causar corrupción de datos, comprometiendo drásticamente la fiabilidad de una memoria flash.

Frente a ello, la tecnología V-NAND de Samsung está diseñada para superar las limitaciones de la tecnología plana, expandiendo la capacidad sin reducir la confiabilidad. En lugar de intentar exprimir más células en un área cada vez menor, la tecnología V-NAND aumenta al apilar las células una encima de la otra.

La estructura única de V-NAND es posible gracias a la tecnología Channel Hole, que conecta las celdas a través de un canal cilíndrico y permite apilar más de 100 capas de celdas. El resultado es una densidad celular mucho mayor. Si bien el diseño NAND plano tiene una densidad máxima de componentes de 128 Gb, la estructura V-NAND expande el límite a 1 Tb. V-NAND también emplea la tecnología Charge Trap Flash (CTF) para eliminar la interferencia de celda a celda. Al introducir una capa no conductora de nitruro de silicio en las células, la tecnología CTF hace que la tecnología V-NAND sea inmune a las fugas de carga eléctrica y la corrupción de datos.

Dado que V-NAND ya no tiene que prevenir la corrupción de datos causada por fugas eléctricas, la memoria flash puede ejecutar algoritmos de programa más eficientes. Los algoritmos simplificados, a su vez, permiten que la memoria flash escriba datos dos veces más rápido que la memoria flash NAND plana, al tiempo que reduce sustancialmente su consumo energético. Con un campo eléctrico reducido y una distribución de voltaje superior, la estructura única de V-NAND también hace que la solución de memoria sea más duradera y menos propensa a errores.

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