埋め込みフラッシュメモリをマイコンとFPGAに応用：福田昭のストレージ通信（199） アナリストが語る不揮発性メモリの最新動向（24）

ロジックLSIにフラッシュメモリを埋め込む

　フラッシュメモリとその応用に関する世界最大のイベント「フラッシュメモリサミット（FMS：Flash Memory Summit）」が2020年11月10日〜12日に開催された。FMSは2019年まで、毎年8月上旬あるいは8月中旬に米国カリフォルニア州サンタクララで実施されてきた。COVID-19（新型コロナウイルス感染症）の世界的な大流行（パンデミック）による影響で、昨年（2020年）のFMS（FMS 2020）は開催時期が3カ月ほど延期されるとともに、バーチャルイベントとして開催された。

　FMSは数多くの講演と、展示会で構成される。その中で、フラッシュメモリを含めた不揮発性メモリとストレージの動向に関するセッション「C-9: Flash Technology Advances Lead to New Storage Capabilities」が興味深かった。このセッションは4件の講演があり、その中でアナリストによる3件の講演が特に参考になったので、講演の概要をご紹介する。

　なお講演の内容だけでは説明が不十分なところがあるので、本シリーズでは読者の理解を助けるために、講演の内容を適宜、補足している。あらかじめご了承されたい。

　本シリーズの第10回から、技術調査会社TechInsightsでシニア技術フェローをつとめるJeodong Choe氏が「Technology Trend：NAND ＆ Emerging Memory（NANDフラッシュメモリと次世代メモリの技術動向）」と題して講演した内容を説明してきた。第21回から第23回（前回）までは、代表的な次世代メモリである磁気抵抗メモリ（MRAM）の製品化事例をご報告した。始めの2回は単体メモリ（スタンドアロンメモリ）の製品例、最後の1回は埋め込みメモリ（組み込みメモリ）の製品例である。

講演のアウトライン。3D NANDフラッシュの開発ロードマップと要素技術、次世代メモリと埋め込みメモリの開発ロードマップなどを解説する。出典：FMS 2020の講演「Technology Trend：NAND ＆ Emerging Memory」の配布資料（クリックで拡大）

　今回と次回は、MRAM以外の埋め込みメモリを紹介する。始め（今回）は、フラッシュメモリをロジックLSIに埋め込んだ「eFLASH」の製品化事例を解説しよう。

TSMCとUMCで異なるデバイス技術の埋め込みフラッシュを用意

　Choe氏は講演で、2つの異なる製品化事例を紹介した。最初の事例は、マイクロコントローラー（マイコン）である。ファームウェア（プログラムコード）格納用メモリとしてフラッシュメモリをマイコンが内蔵する。「フラッシュマイコン」とも呼ばれる。最近のマイコンはフラッシュメモリを内蔵することがごく普通になっており、単に「マイコン」と称することが少なくない。

　事例として取り挙げたのは、マイコンベンダーAmbiq Microが製品化している32ビットマイコン「Apollo 2」である。最大手シリコンファウンドリーのTSMCが40nm世代のULP（Ultra Low Power） CMOSプロセスで製造した。埋め込みフラッシュ（eFLASH）のセルは、フローティングゲート技術とスプリットゲート方式の組み合わせである。

　なおTSMCのWebサイトによると、埋め込みフラッシュを搭載したウエハーの出荷量で同社は世界最多だったとする（2018年のデータ）。埋め込みフラッシュの大半はフラッシュマイコン向けだと推定されるので、マイコンベンダーの多くがTSMCを利用していることがうかがえる。

埋め込みフラッシュメモリ「eFLASH」の製品化事例。左はシリコンダイ写真。右はeFLASHセルの断面を電子顕微鏡で観察した画像。出典：FMS 2020の講演「Technology Trend：NAND ＆ Emerging Memory」の配布資料（クリックで拡大）

　もう1つの製品化事例は、FPGAである。Microsemi（Microchip Technologyが2018年5月に買収を完了／参考記事）が製品化しているフラッシュメモリタイプのミッドレンジFPGA「PolarFire MPF300T」を取り挙げた。大手シリコンファウンドリーのUMCが28nm世代のLP（Low Power）プロセスで製造した。eFLASHのセルは、チャージトラップ技術と2トランジスタ（セル選択用トランジスタと記憶用トランジスタで1個のセルを構成する）方式の組み合わせである。

（次回に続く）

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