福田昭のストレージ通信

ストレージが経てきた過去の道筋をたどり、現在を見つめ、将来を探る。技術を中心に据えながら、市場やビジネスにも触れていく

福田昭のストレージ通信(62) 強誘電体メモリの再発見(6):

今回から2回にわたり、代表的な強誘電体を説明する。本稿では、強誘電体メモリへの応用を見込んだ最も古い材料であるチタン酸バリウムをはじめ、最も重要な強誘電体材料であるジルコン酸チタン酸鉛(PZT)、そしてPZTの対抗馬として名乗りを上げたタンタル酸ビスマス酸ストロンチウム(SBT)、ビスマスフェライト(BFO)を解説しよう。

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福田昭のストレージ通信(61) 強誘電体メモリの再発見(5):

外部電界の強さと分極の大きさの関係は、強誘電体を含めた誘電体全体ではどうなっているのだろうか。「ヒステリシス・ループ」を使って解説していこう。

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福田昭のストレージ通信(60) 強誘電体メモリの再発見(4):

強誘電体に外部電界を加えたとき、強誘電体内部ではどのような変化が起こるのだろうか。外部電界が存在しないときと、外部電界を少しずつ強めていったときの両方を解説する。

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福田昭のストレージ通信(59) 強誘電体メモリの再発見(3):

誘電体材料を考えるときの共通の性質が「分極(polarization)」である。今回は、外界電圧と分極の関係性と、分極のメカニズムを解説する。

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福田昭のストレージ通信(58) 強誘電体メモリの再発見(2):

前回は、強誘電体メモリ(FeRAM)の研究開発が再び活気づいてきた背景を紹介した。今回から2回にわたり、FeRAMの基礎を説明する。そもそも、「強誘電体」とはどのような材料なのだろうか。

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福田昭のストレージ通信(57) 強誘電体メモリの再発見(1):

FeRAM(強誘電体不揮発性メモリ)の研究開発の熱気は、2000年代に入ると急速に衰えていった。だが2011年、その状況が一変し、FeRAMへの関心が再び高まっている。そのきっかけとは何だったのだろうか。

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福田昭のストレージ通信(56):

前編に続き、2017年8月31日〜9月1日にかけて開催される「国際ディスクフォーラム」の内容を紹介する。人工知能(AI)の講演に始まり、次世代の映像システム、防犯カメラシステムにおけるストレージ、コンタクト方式の磁気記録技術などが続く。

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福田昭のストレージ通信(55):

国内外のキーパーソンがHDD産業や技術の動向について講演する、国内唯一にして最大のイベント「国際ディスクフォーラム」。2017年度の開催概要がついに発表された。

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福田昭のストレージ通信(54) 抵抗変化メモリの開発動向(13):

「抵抗変化メモリの開発動向」シリーズの最終回となる今回は、セル選択スイッチ技術の中でも有望な、しきい電圧を有するスイッチ(スレッショルド・スイッチ)を紹介する。代表的な4種類のスレッショルド・スイッチと、それらの特性を見ていこう。

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福田昭のストレージ通信(53) 抵抗変化メモリの開発動向(12):

抵抗変化メモリ(ReRAM)の記憶容量当たりの製造コストをDRAM以下にするためには、セレクタを2端子のスイッチにする必要がある。2端子セレクタを実現する技術としては、“本命”があるわけではなく、さまざまな技術が研究されている。

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福田昭のストレージ通信(52) 抵抗変化メモリの開発動向(11):

今回は、半導体メモリのメモリセルアレイと、アレイから特定のメモリセルを選択する手段について説明する。

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福田昭のストレージ通信(51) 抵抗変化メモリの開発動向(10):

今回は、抵抗変化メモリ(ReRAM)の抵抗値が書き込み後に変化する現象(リラクゼーション)について報告する。十分な書き込み電流を確保すれば抵抗値は安定するが、当然、消費電力は増える。抵抗値の変化を抑えつつ、低い消費電力も実現するにはスイッチング原理の見直しが効果的だ。

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福田昭のストレージ通信(49) 抵抗変化メモリの開発動向(8):

今回は、抵抗変化メモリ(ReRAM)の記憶素子におけるスイッチングの機構について説明する。スイッチング機構は、酸素の空孔あるいは酸素イオンが移動することによる酸化還元反応として説明できることが多い。

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福田昭のストレージ通信(48) 抵抗変化メモリの開発動向(7):

今回は、抵抗変化メモリ(ReRAM)の記憶素子における電気伝導の原理について解説する。主な原理は7種類あるが、ReRAMの「高抵抗状態」と「低抵抗状態」を作り出すには、同じ原理が使われるとは限らないことも覚えておきたい。

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福田昭のストレージ通信(47) 抵抗変化メモリの開発動向(6):

今回は、抵抗変化メモリ(ReRAM)の主な性能に焦点を当てる。具体的にはスイッチング電流(書き込み電流)やスイッチング速度(動作速度)、スイッチング電圧という3つの観点から紹介する。

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福田昭のストレージ通信 抵抗変化メモリの開発動向(5):

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。

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福田昭のストレージ通信 抵抗変化メモリの開発動向(4):

SCMとはストレージ・クラス・メモリの略称で、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である。前回は、SanDiskの講演から、SCMの性能とコストに関する比較をメモリセルレベルまで検討した。今回、信頼性について比較した部分をご紹介する。

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福田昭のストレージ通信 抵抗変化メモリの開発動向(3):

ストレージ・クラス・メモリ(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。今回は、このSCMの要件について、記憶密度やメモリアクセスの制約条件、メモリセルの面積の観点から紹介する。

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福田昭のストレージ通信 抵抗変化メモリの開発動向(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。

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福田昭のストレージ通信 抵抗変化メモリの開発動向(1):

今回からは、国際学会で語られたSanDiskの抵抗変化メモリ(ReRAM)の研究開発動向について紹介していく。まずは、約60年に及ぶ「不揮発性メモリの歴史」を振り返る。

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福田昭のストレージ通信 Micronが考えるメモリシステムの将来(5):

今回からはデータセンター/エンタープライズ用のメモリシステムを解説する。データセンターの各クラスタで使われるフラッシュストレージや、サーバ向けとストレージ向けで使われるメモリを紹介する。

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福田昭のストレージ通信 Micronが考えるメモリシステムの将来(4):

今回は、「M.2」のSSDの熱管理について解説する。SSDを構成する半導体の温度上昇をシミュレーションしてみると、周囲の温度が25℃と室温レベルでも、半導体チップの温度は90℃前後にまで上昇することが分かった。

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福田昭のストレージ通信 Micronが考えるメモリシステムの将来(3):

今回は、SSDをクルマに搭載する時の課題を取り上げたい。クルマ用SSDにおいて、信頼性を向上したり、温度変化によるしきい値電圧の変動に対応したりするには、どうすればよいのだろうか。

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福田昭のストレージ通信 Micronが考えるメモリシステムの将来(2):

今回は、自動車のエレクトロニクスシステム、具体的には、ADAS(先進運転支援システム)およびクラスタ・ダッシュボード、車載インフォテインメントで使われるメモリを解説する。さらに、これらのメモリの5年後のロードマップも見ていこう。

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福田昭のストレージ通信 Micronが考えるメモリシステムの現状と将来(1):

2016年5月にパリで開催されたばかりの「国際メモリワークショップ(IMW:International Memory Workshop)」から、Micron Technologyが解説したメモリシステムについて紹介する。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(14):

STT-MRAMの基礎を解説するシリーズ。最終回となる今回は、磁気トンネル接合(MTJ)を構成する固定層や磁性層に焦点を当てる。スピン注入型MRAMのMTJは、47層もの層で構成されている。これほどの層が必要なのにはきちんとした理由があるのだが、実は同時にそれがSTT-MRAMの弱点にもなっている。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(13):

磁気トンネル接合(MTJ)は「トンネル障壁層」と「自由層」の2つで構成される。今回は「自由層」について解説しよう。自由層に適した強磁性材料と、その材料が抱える課題について説明する。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(11):

STT-MRAMの記憶容量を拡大する最も基本的な方法が、微細化だ。現時点でSTT-MRAMは、研究レベルでかなりのレベルまで微細化できることが分かっている。実際の研究結果を交えて紹介しよう。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(10):

今回は、磁気トンネル接合(MTJ)素子における、電子スピン注入による磁化(磁気モーメント)の振る舞いについて解説する。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(9):

磁気トンネル接合(MTJ)を利用したデータ書き込み原理の説明を続ける。今回は、電子スピンの注入によるデータ書き込み(磁化反転)の原理に触れる。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(8):

磁気トンネル接合(MTJ)を利用したデータ書き込みの原理を説明していく。まず、外部磁界による書き込みとその限界を紹介する。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(7):

今回は、磁気トンネル接合素子に焦点を当てる。磁気トンネル接合素子においてどのように2値のデータを保持できるのか、その仕組みを解説したい。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(6):

磁気記憶の高密度化手法と、高密度化に伴う本質的な課題を解説する。磁気記憶は、高密度化と低消費電力化で矛盾を抱える――。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(5):

磁気メモリは、記憶したデータを必ずしも安定して保持できるわけではない。今回は、10年以上にわたりデータを保持する不揮発性メモリとして、磁気メモリを機能させるための条件を解説する。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(4):

磁気メモリにおけるデータ書き換えの基本原理を理解するためにも、「強磁性体の交換相互作用」を初歩の初歩から説明する。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(3):

今回は、STT-MRAM(スピン注入磁化反転型磁気メモリ)の動作原理と物理的な作用を説明する。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(2):

STT-MRAMを解説するシリーズの2回目となる今回は、STT-MRAMにおける論理値(「0」か「1」か)の判別方法やメモリアレイセルの構造などを説明する。

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福田昭のストレージ通信 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎(1):

次世代不揮発メモリの候補の1つに、STT-MRAM(スピン注入磁化反転型磁気メモリ)がある。データの読み書きが高速で、書き換え可能回数も多い。今回から始まるシリーズでは、STT-MRAMの基本動作やSTT-MRAが求められている理由を、「IEDM2015」の講演内容に沿って説明していこう。

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福田昭のストレージ通信 SSDインタフェースの現在(4):

今回は、リモートアクセスが可能なネットワークを経由してNVMeのホスト/デバイスを接続するための規格「NVMe Over Fabrics」を解説したい。

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福田昭のストレージ通信 SSDインタフェースの現在(3):

今回はNVMe(Non-Volatile Memory Express)を紹介する。NVMeはストレージ向けのホスト・コントローラ・インタフェースの1つで、PCIe(PCI Express)インタフェースを備えた高速のSSDを対象にした規格仕様である。

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福田昭のストレージ通信 SSDインタフェースの現在(2):

今回は、SSDインタフェースのフォームファクタの中でも、最近注目を集めている「U.2(ユー・ドット・ツー)」と、「M.2(エム・ドット・ツー)」を紹介する。この2つは、しばしば混同されてきたが、明確に異なっている。

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福田昭のストレージ通信 SSDインタフェースの現在(1):

今回から始まるシリーズでは、SSDインタフェースの最新動向に焦点を当てて解説する。SSD関連のインタフェースは数多く存在するが、近年、採用が進んでいるのがPCIeだ。

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福田昭のストレージ通信 フラッシュメモリの現在(3):

今回は市場が縮小傾向にある「NORフラッシュメモリ」と、2015年夏にIntelとMicron Technologyが発表した「3D XPoint(クロスポイント)メモリ」について、紹介する。

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福田昭のストレージ通信 フラッシュメモリの現在(2):

SSDのフォームファクタは、HDDと大きく異なる。特に注目を集めている小型のフォームファクタ「m.2」など、SSD独自のフォームファクタを紹介していこう。

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福田昭のストレージ通信 フラッシュメモリの現在(1):

本シリーズでは、毎年8月に米国で開催される「フラッシュメモリサミット(FMS:Flash Memory Summit)」から、フラッシュメモリの最新動向に関する講演内容をお届けする。まずはNAND型フラッシュメモリの価格と、SSDの現状について見てみよう。

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福田昭のストレージ通信(15):

PC出荷台数の減少を受けて縮小傾向にあるHDD市場とは反対に、伸び盛りなのがSSD市場である。今回は、SSD市場の動向を、出荷台数やギガバイト単価、メーカーのシェアといった視点で見ていこう。

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福田昭のストレージ通信(14):

米国のストレージ専門調査会社TRENDFOCUSは、2015年5月に東京で開催された「DiskCon Japan 2015」で、ストレージ市場の最新状況を解説するとともに、2019年までの市場動向を展望した。今回は、ハードディスク装置(HDD)の市場動向に関する講演内容を紹介する。

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福田昭のストレージ通信(13):

前編に続き、SSDの性能低下が起こる過程を解説する。今回焦点を当てるのは、SSD製品のベンチマークだ。ベンチマーク値は性能を知る指標にはなるが、その値を正しく解釈するためには、SSDのクセなど、必ずおさえておきたいポイントがいくつかある。

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福田昭のストレージ通信(12):

NANDフラッシュメモリを内蔵する全てのSSDに共通の特性として、SSDは使い始めると必ず性能が低下する。今回は、性能低下が起こる過程を見ていきたい。

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福田昭のストレージ通信(11):

SSDの重要な部品として、NANDフラッシュメモリ以外に、SSDコントローラやバッファメモリが挙げられる。今回は、SSDコントローラの役割を軸に、SSDの動作を説明しよう。

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福田昭のストレージ通信(10):

前編に引き続き、NANDフラッシュメモリの中身を解説する。今回は、NANDフラッシュメモリに特徴的なMLC(Multi-Level Cell)方式、TLC(Triple-Level Cell)方式といった多値記憶技術の他、書き換え回数やデータ保持期間などを説明する。

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福田昭のストレージ通信(9):

SSDを知るには、その記憶媒体として採用されているNANDフラッシュメモリを理解することも重要だ。今回は、NANDフラッシュメモリの基本動作を詳しく説明する。

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福田昭のストレージ通信(8):

前編では、SSDはいずれ壊れるという話をした。後編では、壊れた(データを読み出せなくなった)場合の対処法について説明する。データ復旧サービス企業の1つは、SSDの不具合を4段階に分け、それぞれ異なる手法を適用している。

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福田昭のストレージ通信(7):

過去3回では、SSDが「壊れるまで」を説明してきた。SSDについては、「いつ壊れるか」という認識を持つべきだという主張もある。今回からは「壊れた後」に焦点を当て、まずは壊れる原因をまとめていく。

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福田昭のストレージ通信(6):

SSDの寿命を決めているのは、化学的な要因やNANDフラッシュメモリの寿命などである。もちろん、故障の発生をできるだけ防ぐための策は講じられている。今回は、その代表的な技術を紹介する。

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福田昭のストレージ通信(5):

今回は、エンタープライズ用SSDとクライアント用SSDの信頼性を解説する。これら2つの用途は信頼性に対する要求仕様が異なる。だが、クライアント用SSDは信頼性に関して開示されている情報が少なく、それが大きな問題の1つとなっている。

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福田昭のストレージ通信(4):

ノートPCなどのストレージとして急速に市場が拡大しているSSD(Solid State Drive)。その信頼性に対するイメージはHDDと比較されることが多いが、「平均故障間隔」と「年間故障率」の数値を単純に比較すればいいというわけではない。そこで今回は、SSDの寿命にかかわる要素を解説する。

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福田昭のストレージ通信(3):

前編ではHDDがどれぐらい壊れやすいのか、「MTBF」の数値が何を意味しているかを説明した。HDDの一生は、初期故障期→偶発故障期(耐用年数)→摩耗故障期という3つの時期に分けられる。後編では、耐用年数がどの程度の期間続くのか、摩耗故障期には何が起こるのかを解説する。

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福田昭のストレージ通信(2):

HDDは壊れやすい製品だ。では、どれぐらい壊れやすいのか。HDDの寿命は仕様書にあるどの数字を見れば分かるのだろうか。平均故障間隔(MTBF)にまつわる勘違いを正しながら解説した。

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福田昭のストレージ通信(1):

磁気メディアや半導体メモリなどを使った「ストレージ」を解説する福田昭氏の新連載。ストレージ技術を中心に据えながら、ストレージに関する市場やビジネスにも触れていく。第1回は、HDDをフラッシュメモリやSSDと比較し、今後のストレージがどのような道をたどるのか、ヒントを示した。

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