Viện nghiên cứu bán dẫn châu Âu imec ngày 24/6 (giờ địa phương) công bố công nghệ bộ nhớ sắt điện thế hệ mới có tiềm năng thay thế DRAM và NAND flash, trong bối cảnh nguồn cung bộ nhớ toàn cầu chịu áp lực ngày càng lớn từ làn sóng mở rộng trung tâm dữ liệu AI.

Theo TechRadar, imec đã trình bày kết quả nghiên cứu tại hội nghị VLSI Technology and Circuits 2026 do IEEE và JSAP tổ chức. Thành tựu này được đánh giá là bước tiến có thể rút ngắn lộ trình thương mại hóa một kiến trúc bộ nhớ mới trong khoảng 10 năm tới.

Nghiên cứu của imec tập trung vào hai hướng công nghệ chính. Thứ nhất là tụ điện sắt điện hoạt động ở điện áp thấp. Theo imec, cấu trúc này vẫn duy trì độ bền cao sau nhiều chu kỳ ghi và bảo đảm khả năng lưu giữ dữ liệu, từ đó mở ra khả năng thay thế DRAM.

Hướng thứ hai là cấu trúc transistor xếp chồng theo chiều dọc. Công nghệ này nhắm tới mật độ tích hợp tương đương NAND flash, đồng thời sử dụng kỹ thuật điều chỉnh back-gate để cải thiện hạn chế trong quá trình xóa dữ liệu của các cấu trúc hiện có.

Mối quan tâm đối với hướng nghiên cứu này gia tăng khi nhu cầu từ các trung tâm dữ liệu AI gây sức ép lớn lên nguồn cung bộ nhớ. TechRadar cho biết trong năm nay, các trung tâm dữ liệu tiêu thụ khoảng 70% sản lượng bộ nhớ toàn cầu, đẩy thị trường vào giai đoạn căng thẳng nguồn cung lớn nhất trong 15 năm.

Áp lực này cũng lan sang phân khúc bộ nhớ cho PC và NAND flash mật độ cao dùng trong SSD, với tình trạng khan hàng và áp lực tăng giá ngày càng rõ rệt.

Các doanh nghiệp trong ngành cũng dự báo tình trạng thiếu hụt có thể kéo dài. Micron trước đó nhận định thị trường bộ nhớ tiêu dùng có thể phải tới năm 2028 mới cân bằng trở lại.

Trong bối cảnh đó, bên cạnh việc mở rộng công suất của các dòng bộ nhớ hiện có, ngành công nghiệp trung tâm dữ liệu đang tăng tốc tìm kiếm các công nghệ bộ nhớ thế hệ mới với kỳ vọng đạt hiệu năng cao hơn và chi phí thấp hơn.

Bộ nhớ sắt điện không phải khái niệm mới. Công nghệ này được đề xuất lần đầu từ năm 1952, nhưng trong thời gian dài vẫn chủ yếu dừng ở quy mô phòng thí nghiệm và chưa thể thương mại hóa.

Tuy nhiên, khi tình trạng thiếu hụt bộ nhớ trở nên nghiêm trọng hơn cùng làn sóng đầu tư hạ tầng AI, bộ nhớ sắt điện đang trở lại như một ứng viên đáng chú ý trong cuộc đua bộ nhớ thế hệ mới.

Marton Rosmeulen, giám đốc chương trình tại imec, cho biết viện này đang kết hợp năng lực từ khoa học vật liệu đến công nghệ tích hợp 3D tiên tiến để xử lý những thách thức cấp bách nhất của ngành bộ nhớ. Ông cũng cho biết imec hiện theo đuổi nhiều công nghệ bộ nhớ mới nhằm đáp ứng đà tăng trưởng nhanh của AI và các ứng dụng sử dụng dữ liệu lớn.

imec cũng thu hút chú ý nhờ mạng lưới hợp tác rộng với nhiều tập đoàn bán dẫn lớn, trong đó có Nvidia, ASML, TSMC, Samsung Electronics, Intel, Micron, Qualcomm, AMD và Apple.

Nếu được thương mại hóa, công nghệ này có thể nhanh chóng lan tỏa tới các doanh nghiệp bán dẫn toàn cầu cũng như hệ sinh thái trung tâm dữ liệu AI.

Dù vậy, imec thừa nhận công nghệ vẫn cần thêm thời gian để ra thị trường. Theo viện này, nghiên cứu hiện mới ở giai đoạn chứng minh khái niệm (PoC) và vẫn còn nhiều thách thức kỹ thuật cần giải quyết.

Giới chuyên môn cho rằng bộ nhớ sắt điện khó có thể giải quyết tình trạng thiếu hụt trong ngắn hạn. Tuy nhiên, đây vẫn là bước tiến đáng chú ý trong bối cảnh nhu cầu bộ nhớ trong thời AI đang bắt đầu làm thay đổi lộ trình công nghệ vốn lâu nay xoay quanh DRAM và NAND flash.

Vấn đề còn lại là liệu bộ nhớ sắt điện có thể đạt tỷ lệ thành phẩm và mức chi phí đủ cạnh tranh cho sản xuất hàng loạt hay không. Đây sẽ là yếu tố quyết định khả năng trụ vững của công nghệ này trên thị trường bộ nhớ thế hệ mới.