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» 2016年11月14日 09時45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(5):SanDiskが語る、抵抗変化メモリの多様な材料組成 (1/2)

今回から「抵抗変化メモリ(ReRAM)の研究開発動向」の本格的な解説に入る。まずは、過去の国際学会で発表された論文から、ReRAMの材料組成の傾向をみていく。

[福田昭,EE Times Japan]

代表的な国際学会における抵抗変化メモリの発表状況

 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5回目に相当する。

抵抗変化メモリの開発動向バックナンバー:
(1) SanDiskが語る、半導体不揮発性メモリの開発史
(2) SanDiskが語る、コンピュータのメモリ階層
(3) SanDiskが語る、ストレージ・クラス・メモリの概要
(4) SanDiskが語る、ストレージ・クラス・メモリの信頼性
(5) SanDiskが語る、抵抗変化メモリの多様な材料組成【今回】

 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。

 本シリーズの4回目である前回は、メモリ階層におけるSCM(ストレージ・クラス・メモリ)が要求される仕様をご紹介した。今回からは本シリーズの本題であり、SCMの有力候補でもある抵抗変化メモリ(ReRAM)の講演部分をご報告する。

 CHEN氏はReRAMの講演パートでは始めに、代表的な国際学会におけるReRAMの発表件数の推移を示した。対象とした国際学会はIEDMとIMW、VLSIシンポジウムの3つである。発表内容は「デバイス/信頼性(Device/Reliability)」「モデリング/シミュレーション(Modeling/Simulation)」「セル選択素子(Selector)」の3種類に分けた。

 発表件数をカウントしたのは、2004年から2015年までである。「デバイス/信頼性(Device/Reliability)」に関する発表が常に多い。2004年〜2009年の発表件数は1桁と少なく、ゆっくりと増えてきた。それが2010年以降は、発表件数が急激に増加した。2013年には31件に達している。「モデリング/シミュレーション(Modeling/Simulation)」の発表件数は常に少ないものの、2012年〜2013年をピークに2005年以降、件数が増えてきた。「セル選択素子(Selector)」に関する発表は2010年に登場し、その後に急速に増加した。

代表的な国際学会(IEDM/IMW/VLSIシンポジウム)におけるReRAM(抵抗変化メモリ)の発表件数推移(2004年〜2015年) (クリックで拡大) 出典:SanDisk

抵抗変化層と電極層にはさまざまな元素を採用

 抵抗変化メモリ(ReRAM)の研究開発における特徴に、さまざまな元素(材料組成)が試されていることがある。それも抵抗変化層(高抵抗状態あるいは低抵抗状態を維持する層)だけでなく、電極層にもいろいろな材料組成が使われてきた。代表的な国際学会(IEDM/IMW/VLSIシンポジウム)で報告されたものだけでも、抵抗変化層に22種類、電極層に14種類の元素が採用されている。

抵抗変化層に使われた元素。代表的な国際学会(IEDM/IMW/VLSIシンポジウム)における発表から抜き出したもの (クリックで拡大) 出典:SanDisk
電極層に使われた元素。代表的な国際学会(IEDM/IMW/VLSIシンポジウム)における発表から抜き出したもの (クリックで拡大) 出典:SanDisk
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