Rram：フラッシュメモリの代替手段

昨日、従来のNANDフラッシュメモリのメーカーが直面している問題、スマートフォン、タブレット、SSDで使用するストレージの種類について書きました。 フラッシュメモリは過去10年間で飛躍的に成長しました。 SSDを使用してハードドライブや多くのフラッシュを使用するエンタープライズシステムを置き換える小型のノートブックを見るのが一般的になるほど価格が急速に低下するにつれて、密度は増加しました。 これは、安価で容量の大きいハードドライブを置き換えたものではなく、今後も置き換えませんが、エンタープライズストレージシステムとモバイルストレージシステムの両方に多くの利点をもたらしました。 ただし、NANDフラッシュの従来のスケーリングは終わりに近づいているようであり、その結果、メモリの代替形式に関するより多くのアクティビティが見られます。

これらの問題に対処するために、開発者は新しいタイプの不揮発性メモリを作成しようとしており、STT-MRAM、相変化メモリ、特に抵抗性ランダムアクセスRAM（RRAMまたはReRAM）などに最も注意を払っています。 RRAMにはさまざまな種類がありますが、基本セルは通常、スペーサー材料で分離された上部電極と下部電極で構成されています。 正の電圧が印加されると、導電性フィラメントが形成され、材料に電流が流れます。 負の電圧が印加されると、フィラメントが破損し、スペーサーが絶縁体として機能します。

RRAMやその他の代替物は、NANDフラッシュまたは従来のDRAMの代替品として最初に考えられていましたが、少なくとも当初は、CPUへの高速転送（DRAMなど）を提供する「ストレージクラスメモリ」（SCM）として特に注目されています）密度が高い（NANDフラッシュなど）。 アイデアは、ごく少量の非常に高速なDRAMの代わりに、大量の比較的高速なフラッシュ（通常はさらに低速だが容量の大きいハードドライブでバックアップされる）の代わりに、非常に迅速に多くのストレージにアクセスできるということです。 この作業を行うための鍵は、メモリのビットを格納するための小さな「セルサイズ」を取得し、セルを接続し、手頃な価格でこれを製造する方法を見つけることです。 もちろん、これらの追加のストレージ層を活用するには、システムとソフトウェアも再設計する必要があります。

このコンセプトは長い間研究されてきました。 2010年、Unity Semiconductor（現在ラムバスが所有）は64Mb ReRAMチップを示しました。 HPは過去数年間、ReRAMの一形態であるmemristorテクノロジーについて話し合っていましたが、同社は2013年夏までにHynix Semiconductorと協力してNANDフラッシュの代替品を発売する計画を発表しました。しかし、ReRAMフィールドでは多くの進歩が起こっているようです。

今年の国際固体回路会議（ISSCC）で、東芝とサンディスク（フラッシュメモリのパートナー）は32Gb ReRAMチップを披露し、先週のフラッシュメモリサミットでは、多くの企業が新しい技術を中心に回っていましたRRAMテクノロジー。

最も興味深いものの1つは、クロスバーです。これは、密度を高めるために「クロスバーアレイ」レイアウトで接続された銀イオンベースのRRAMセルを使用しています。 同社は、サミットでメモリとコントローラの両方を含む単一のチップを含むプロトタイプを示し、2015年まで最終製品が登場する可能性は低いものの、来年には技術が実用化されることを期待していると述べています。 NANDフラッシュよりもレイテンシが1倍低く、このテクノロジーに基づくソリッドステートディスク（SSD）は、今日のNANDベースのSSDに一般的なDRAMキャッシュとウェアレベリングを必要としません。

Crossbarによれば、TSMCによって製造された動作サンプルがあり、最初の商用製品はSoCで使用される組み込みメモリになりますが、詳細は明らかにされていません。 しかし、同社は約200平方ミリメートルの1Tbチップの生産を望んでいると報告されています。

テクノロジーに取り組んでいるSK Hynixは、NANDよりも低いレイテンシと優れた耐久性を提供するRRAMの利点と、それがストレージクラスメモリでどのように意味をなすかについて話しました。 RRAMデバイスは、クロスバーアレイまたは3D NANDのような垂直アレイで形成できますが、両方とも課題があります。 その結果、SK Hynixは、おそらく2015年頃の最初のRRAMデバイスは、NANDフラッシュよりも2〜3倍高価であり、主にニッチな高性能アプリケーションに使用されると述べました。

一方、他の多くの企業がこの分野で働いています。 東芝とサンディスクは今年プロトタイプチップを展示していましたが、ソニーは2011年からRRAMの論文を発表しており、2015年にMicronと協力して16Gbチップを開発しています。しかし、メモリセルとアレイが完全に機能したとしても、まだ長い時間がかかりますコントローラーとファームウェアを開発して実行可能にする。

新しいテクノロジーに伴うすべての誇大広告と、古いテクノロジーが人々が考えているよりもさらに拡大する傾向があることを考えると、NANDフラッシュメモリやDRAM市場がすぐに消滅することはまずありません。その支持者が考えるよりも離陸します。 最終製品は、現在示されているプロトタイプとは大きく異なる可能性があります。 しかし、RRAMは今後2、3年のうちに研究室から商業市場に飛躍するだろうと思われ始めています。 その場合、システムの設計方法に大きな影響を与える可能性があります。