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流行りモノから新技術まで! 5分でわかる最新キーワード解説

SSDの限界を超える「ReRAM搭載SSD」

2014/04/16


 日々進歩するIT技術は、ともすると取り残されてしまいそうな勢いで進化の速度を高めています。そこでキーマンズネット編集部がお届けするのが「5分でわかる最新キーワード解説」。このコーナーを読めば、最新IT事情がスラスラ読み解けるようになることうけあい。忙しいアナタもサラっと読めてタメになる、そんなコーナーを目指します。今回のテーマは、SSDよりも高速、DRAMよりも大容量のReRAMのエラー発生率を80%削減すると同時に33倍の高速化を達成する制御技術が登場した「ReRAM搭載SSD」。ReRAMの本格実用化までには課題が多いようですが、この制御技術が発展すれば、チップ自身の成熟を待たずにReRAM+SSDのハイブリッドメモリ実用化が進みそうです!

ReRAM搭載SSD

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1

「ReRAM搭載SSD」ってどんなもの?

 昨年は半導体メモリ開発に重大な技術開発や製品化の発表が相次いだが、中でもソニーとマイクロンによる16Gビット級ReRAMの開発発表やパナソニックの量産化発表などでReRAMが改めて注目された。ReRAMについては一昨年3月に本コーナーで取り上げているので原理的な部分はそちらを参照願いたいが、その特長は次の6点にまとめられる。  

(1)

SSD(NANDフラッシュメモリ)より1万倍速い書き込み速度

(2)

不揮発性(電源を断ってもデータを保持できる)

(3)

 SSD同等(10年程度)の記憶保持期間

(4)

SSDよりもひと桁多い書き換え可能回数(100万回)

(5)

SSDの数分の1の消費電力

(6)

DRAMや他の高速次世代不揮発性メモリを超える大容量化(微細プロセス化、三次元積層化)が可能

(7)

既存の製造プロセスが利用でき、希少材料資源を使わなくてよい

 これら特長からわかるとおり、ReRAMはDRAMとSSDの中間のような性能と容量を持つメモリだ。コンピュータに使われるメモリはCPUキャッシュとして使われる小容量だが抜群に高速なSRAM(Static RAM)、主記憶装置として使われるDRAM、そして大容量だがアクセススピードがDRAMより100万倍劣るSSD(NANDフラッシュメモリ)やさらに低速なHDDがある。図1に見るようにDRAMとSSDの間にはアクセス速度に大きな隔たりがあるが、ReRAMをはじめとする次世代不揮発メモリはこのギャップを埋める「ストレージクラスメモリ(SCM)」として注目されている。

図1 コンピュータに使われるメモリのアクセス時間別の階層
図1 コンピュータに使われるメモリのアクセス時間別の階層
資料提供:中央大学 竹内研究室

 SCMの応用領域の1つが、DRAMとSSDの間をつなぎ、協調してデータ読み書きを行う中間メモリとしての利用法だ。SSDと組み合わせて使えば、ある時はSSDキャッシュとして働き、ある時はアクセス頻度の高いデータを専門に扱う1次大容量ストレージとして働くことができるので、SSDの能力を補完し、全体として高速かつ低消費電力のストレージ(ハイブリッドSSD)が実現すると期待されている。こうした用途のReRAMはまだ実用化前だが、素子としての課題を制御技術で克服する新たな方法を、今年2月に中央大学の竹内健教授が発表した。その技術について後述するが、その前に他の半導体メモリを搭載するSSDについて簡単に見ておこう。

1-1

DRAM搭載SSDとはどこが違うの?

 従来はSSDのキャッシュとしてDRAMが使われてきた。DRAMは高速だが、容量はシリコンダイあたり現在最大4Gビットにすぎない。近々8Gビットに、ゆくゆくは16Gビットへと拡大していくと予想されてはいるものの、微細化は限界に近づいており、それ以上の容量拡大は難しい。ビット単価は依然として高額で、また揮発性メモリなので、記憶を保持しておくためには常に通電していなければならない。SSDに搭載する場合には、停電時や電圧変動時にデータをSSDに退避できるだけの時間を稼ぐバッテリやキャパシタが必要になる。DRAMの容量を増やそうとすると高コストになり、モジュールのコンパクト化にも制限が出てくる。

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