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» 2016年11月01日 11時30分 UPDATE

福田昭のストレージ通信 抵抗変化メモリの開発動向(2):SanDiskが語る、コンピュータのメモリ階層 (1/2)

今回は、SanDiskが語る“メモリ階層”について紹介する。2000年頃と2010年頃のメモリ階層を比較してみるとともに、2020年頃のメモリ階層を予想する。

[福田昭,EE Times Japan]

ストレージ・クラス・メモリを実現する次世代半導体メモリ技術

 半導体メモリの研究開発に関する国際学会「国際メモリワークショップ(IMW:International Memory Workshop)」のショートコース(2016年5月15日)から、SanDiskによる抵抗変化メモリ(ReRAM)の研究開発動向に関する講演概要をご紹介している。今回はシリーズの2回目に相当する。

 講演者はスタッフエンジニアのYangyin CHEN氏、講演タイトルは「ReRAM for SCM application」である。タイトルにあるSCMとはストレージ・クラス・メモリ(storage class memory)の略称で、性能的に外部記憶装置(ストレージ)と主記憶(メインメモリ)の間に位置するメモリとされる。ここで性能とは、メインメモリよりもコスト(記憶容量当たりのコスト)が低く、ストレージよりも高速であることを意味する。

 SCMは、次世代の半導体メモリに最も期待されている用途である。SCMの位置を占める次世代半導体メモリの候補は主に3つ。抵抗変化メモリ、磁気メモリ、相変化メモリである。いずれも不揮発性メモリであるとともに、大容量化を実現可能とされる。

 本シリーズの初回である前回は、半導体不揮発性メモリの開発史に関する講演パートをご紹介した。今回は、メモリ階層について講演したパートの概要をご報告する。

ノイマン型コンピュータのアーキテクチャ

 現代に至るまでコンピュータの標準となっているアーキテクチャは、ノイマン型(von Neumann)である。CPU(中央演算ユニット)で演算と制御の両方を担い、プログラムとデータをまとめてメインメモリ(主記憶)に格納しておくアーキテクチャだ。

ノイマン型(von Neumann)コンピュータのアーキテクチャ (クリックで拡大) 出典:SanDisk

 ノイマン型アーキテクチャでは、メインメモリの種類や技術などについては何も定義していない。実装技術はコアメモリ、真空管、トランジスタ、光メモリなど、「なんでもあり」である。またメモリ階層についても定義していない。

 メモリ技術は基本的に、アクセス時間と記憶容量の間でトレードオフがある。アクセス時間が短い(高速な)メモリは、記憶容量当たりのコストが高い。このため、高速で高価なメモリを最上層、低速で安価なメモリを最下層とするメモリ階層が生じる。

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