ISSCC2010 次世代不揮発性メモリ
磁気メモリ(MRAM)

ISSCC(International Solid State Circuits Conference）という会議が2010年2月7日〜11日に米国カリフォルニア州サンフランシスコにおいて開催されました。

その中で、次世代の不揮発性メモリの候補になる発表があったという情報です。

次世代不揮発性メモリ技術の候補

• 相変化メモリ(PCM)
• 磁気メモリ(MRAM)
• 抵抗変化メモリ(ReRAM)

次世代不揮発性は上記のように「RAM(Random Access Memory)」ですから、書き込みと読み出しができるタイプのメモリーであるということで、最近ではUSBメモリーが最も身近なものでしょう

私がHDDの代替として注目して「「情報端末SSD」が切手大で１テラバイト」や「東芝512GBのSSD発表」で紹介している本体部分に利用されているものです。

磁気メモリ(MRAM)【スピントルク注入タイプで64Mbitチップを実現】

『フラッシュメモリの大手メーカーである東芝は、64Mbitと大容量の磁気メモリ(MRAM)を試作し、その技術概要を発表した(講演番号14.2)。

磁気メモリも、相変化メモリおよびフラッシュメモリと同様に、電源を切ってもデータが消えない不揮発性メモリである。そして相変化メモリと同じく、書き込みが速く、消去動作がいらない。

磁気メモリと相変化メモリが大きく違うのは、磁気メモリには原理的に劣化がないことである。原理的には、半永久的な回数の書き換え寿命を保証できる可能性がある。具体的には10の15乗サイクルを超える書き換え寿命を保証できれば、DRAMおよびSRAMと同様に半永久的とみなせる。

ただしこれまでの磁気メモリには、記憶容量が小さいという問題があった。製品化されている磁気メモリの記憶容量は4Mbitで、DRAM やフラッシュメモリなどのマーケットで競争するには、やや小さすぎた。配線に電流を流すことで磁界を発生させてデータの読み書きを実行する方式であるために、メモリセル面積が大きくなってしまったことが大容量化を阻んだ。またデータの書き込みに必要な電流が大きいことも、高密度化に適さなかった。

そこで最近になって研究開発が進められているのが、「スピントルク注入(STT:Spin Transfer Torque)」と呼ばれる技術を利用した磁気メモリである。従来のMRAMと区別するために、STT-RAMと呼ばれることもある。

STT-RAMでは、電子のスピンによって生じる磁界を利用して、データを読み書きする。データの書き込みにはある程度の電流量を必要とするものの、微細化とともに書き込み電流が小さくなるという、高密度化に適した特性を備えている。昨年の6月に開催された国際学会「Symposium on VLSI Circuits」では、日立製作所と東北大学の共同研究グループが、32Mbitと磁気メモリとしては大容量のSTT-RAMを試作してみせた。

東芝が狙ったのはさらに大きな128Mbitの記憶容量を、100平方mm以内のシリコンダイ面積で実現するチップである。このためにメモリセル面積を日立グループの32Mbitチップのおよそ3分の1、すなわち0.33平方μm前後にすることを開発目標とした。

具体的には磁気記録の方向を従来の横方向から、垂直方向に変えた。こうすると磁気記録素子の面積を小さくできるとともに、書き込み電流を減らせる。結果としては、0.3584平方μmと小さなメモリセルを実現した。

試作した64Mbitチップのシリコンダイ面積は47.124平方mm。製造技術は65nmのCMOSである。開発した技術を流用して 128Mbitチップを製造してもシリコンダイ面積は2倍以内に収まるので、当初の目標である128Mbitチップで100平方mm以内を達成できたことになる。

このほかSTT-RAMでは富士通研究所とUniversity of Trontoの共同研究グループが、読み出し動作における課題を解決する回路を考案し、その概要を発表した(講演番号14.1)。

STT-RAMの読み出し動作では、書き込みよりも低い電流を流してデータを読み出す。このときにマージンが少ないと、メモリセルの特性によってはデータが壊れてしまうこと(誤書き込み)がある。そこで富士通研究所のグループは、記憶素子と並列に負性抵抗を接続することで、読み出しにおけるマージンを広げて誤書き込みを防ぐ回路を考案した。16KbitのSTT-RAMを試作し、考案した回路の効果を確かめている。 (PC Watch)引用』

東芝が発表したこの「磁気メモリ(MRAM)」は「原理的に劣化がないこと」とうことで、注目の「東芝512GBのSSD発表」には最適のメモリーである可能性が高いということです。

小さく大容量を目指しているようですが、私は「2.5インチHDD」や「3.5インチHDD」のケースに収めて差し替えられるだけで良いので、USBメモリサイズやSDカードサイズでの大容量化は必要としません。

HDDよりも安価で同等の容量があればすぐにでも交換します。

得にラップトップパソコンの「2.5インチHDD」は、すぐにでも交換します。

シビアな「2.5インチHDD」の可動部がなくなることは大歓迎です。

英語が出きる方はこちらを「ISSCCのホームページ(英文)http://www.isscc.org/isscc/」参考にしてください。

「PC Watch」はかなり上質な情報が帝京されています。

これからも大容量化に向かうのでしょうか。

個人的には、大容量化は怖くてしかたがありません。

500GBのHDDに写真をたくさん入れてあるLINUXマシンがアクセスできなくなって困っています。

大容量化はフォーマットのエラーなどが出ると大量の情報やデータにアクセスできなくなる可能性が少なくないということです。

2重３重のバックアップをするのは良いのですが、大容量になると時間もそれだけかかるのです。

ファイルを３つに分けましたので宜しく。

次世代不揮発性メモリ技術の候補

• 相変化メモリ(PCM)
• 磁気メモリ(MRAM)
• 抵抗変化メモリ(ReRAM)