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» 2017年08月01日 11時30分 公開

福田昭のストレージ通信(65) 強誘電体メモリの再発見(9):強誘電体メモリ研究の歴史(後編)〜1990年代以降の強誘電体メモリ (2/2)

[福田昭,EE Times Japan]
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電源電圧の低下とSBTの登場

 1990年代の半導体メモリにおける重要なトピックスに、電源電圧の低下がある。PZTは分極反転に必要な電圧が比較的大きく、低電圧化には不向きだと考えられてきた。そこで登場したのが、タンタル酸ビスマス酸ストロンチウム(SBT)である。1990年代後半には、SBTの研究を手掛ける企業がPZTと対抗するほどの数に膨れ上がった。例えば1997年12月に開催された半導体デバイス技術の国際学会IEDMでは、PZTのメモリとキャパシターに関する発表が3件であったのに対し、SBTのメモリとキャパシターに関する発表が5件もあった。

中期(第2世代)の強誘電体メモリ。左は「1T1C」方式のメモリセルの断面図と回路図。右は記憶容量が4Kビットの強誘電体不揮発性メモリのシリコンダイ写真。出典:NaMLabおよびドレスデン工科大学(クリックで拡大)

 しかし、PZTとSBTはいずれも、厚みを200nm以下にまで薄くすると、強誘電性が弱まるという性質を抱えていた。「サイズ効果」と呼ばれるこの弱点のために、これらの材料を使った強誘電体メモリの加工寸法は最小で130nmにとどまってしまう。実用的な記憶容量の最大値は現在のところ、4Mビットから8Mビットである。

Intelが技術ベンチャーと共同研究した有機高分子メモリ

 興味深いのは一時期、有機高分子の強誘電体メモリにIntelが関わっていたことだ。2000年代の前半に、Intelはノルウェーのベンチャー企業Thin Film Electronics(TFE)に出資して共同研究を実施していた。シリコンのCMOS回路を形成したウエハー上に、有機高分子の強誘電体メモリフィルムを複数枚載せた、ハイブリッドな集積回路を構築することを試みていた。

 しかし共同研究は2005年ころには休止されたようだ。その後、TFEは単独で有機高分子フィルムの強誘電体メモリの研究開発を継続した。2009年にはIDタグやバーコードラベルなどに向けた不揮発性メモリフィルムを開発した(関連記事:「注目集める印刷エレクトロニクス、nano tech 2009が開催」)。印刷技術によって低コストで形成できるのが特徴である。

 2015年1月には米国のXeroxがTFEの不揮発性メモリ技術をライセンス導入した(関連記事:「印刷できる不揮発メモリ、IoT市場に成長機会」)。Xeroxは2016年6月には「Xerox Printed Memory」のブランドで、書き換え可能な不揮発性フィルムの製造を始めた。最大で36ビットのデータを格納できる。

有機高分子の強誘電体フィルムを使った不揮発性メモリ。Thin Film Electronics(TFE)とIntelが共同研究していた3次元ハイブリッドメモリの概念図。出典:NaMLabおよびドレスデン工科大学(クリックで拡大)

次回に続く

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