新世代不揮発性メモリに新顔登場「NRAM」って何だ?

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新世代不揮発性メモリに新顔登場「NRAM」って何だ?

2016/12/14


 最新技術を5分で理解するこのコーナー、今回のテーマは各方面から注目されている新素材カーボンナノチューブ(CNT)を用いた、不揮発性メモリ「NRAM」です。電源がなくてもデータを保存できる不揮発性メモリはITシステム省電力化と処理高速化の切り札の1つ。HDDとDRAMの中間に位置付けられるさまざまな次世代不揮発性メモリの中でも従来技術の弱点をカバーする技術が本格実用化を目前にしています。一体どんな技術なのでしょうか。

NRAM

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NRAMって何?

 NRAMは、米国Nantero, Inc.(以下、Nantero社)が開発したカーボンナノチューブを利用した次世代不揮発性メモリ。国内では富士通セミコンダクター株式会社および三重富士通セミコンダクター株式会社がライセンスを受け、55nmテクノロジーでの商品化に向けて3社で共同開発することをこの8月に発表した。

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次世代不揮発性メモリとは?

 不揮発性メモリは、通電していなくても記憶を保持できるメモリデバイスのこと。PCやサーバに搭載される製品で言えば、HDDやフラッシュメモリ(SSD、USBメモリなど)などがその代表例。組み込み機器用には、半導体不揮発性メモリが多用されている。
 こうしたメモリデバイスは、容量、高速性、パッケージサイズ、消費電力、耐久性(書き換え可能回数や記憶保持期間)、コスト、の主に6つの項目で比較検討されて、目的・用途に合わせて最適なものが選ばれている。

 コンピュータユーザーには揮発性メモリであるDRAMやSRAMはおなじみだろう。これらは高速な読み書きができる半導体メモリとして多用されているが、記憶を保持するには常時通電する必要があるため、多くはHDDやSSDなどの不揮発性メモリと併用される。不揮発性メモリには光ディスクなどもあるが、今後発展が期待されるIoTデバイスを始め、各種の組み込み機器に搭載する不揮発性メモリとして注目したいのは、コンパクトで省電力な半導体チップの形で使え、データの書き換えが自由にできるメモリデバイスだ。これにはEEPROM、NAND/NOR Flashなどがこれまで使われてきた。
 SSDではNAND Flash技術が利用され、現在では筐体サイズあたりの容量でHDDを凌駕する製品も登場している。大容量でありながらHDDよりも高速に動作するところから、HDD代替あるいは併用が進んできているのはご存知の通りだ。しかしHDDより高速とはいえ、他の半導体メモリに比較すると決して速くはないし、書き換え可能回数の上限も10万回程度と言われており、比較的早期に限界が来る。
 NOR Flashデバイスは読み出し速度が速いという長所があり、組み込み機器のファームウェア格納に多用されている。一方、集積度が低く書き込みに時間と高電圧が必要という弱点がある上に書き換え可能上限は10万回程度。EEPROMは書き換え上限が120万回程度と1桁優れているものの、他は同じ弱点を持っている。同様の用途に用いられているのがFRAM(FeRAM)で、こちらは読み書きともに10兆回程度、書き込み速度はDRAMには及ばないが他の不揮発性メモリよりもずっと速く、消費電力も低い。

■揮発性メモリと不揮発性メモリ

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