読み方 ： そうへんかメモリ

概要

原理

ある種のガラスや合金などの中には、熱の加え方により、原子が規則正しく並んだ結晶と原子配列が乱れた非晶質（アモルファス）を高速に切り替えることができる性質を持つ物質がある。これを埋め込んだ記憶素子を半導体チップ内に大量に集積して記憶装置として利用したものが相変化メモリである。

よく知られる例として、ゲルマニウム、アンチモン、テルルを組み合わせた相変化材料に短時間の高温パルスを加えると非晶質状態となり、電気抵抗が高くなる。一方、より低い温度で一定時間加熱すると結晶状態へと移行し、電気抵抗が低くなる。この二つの状態の抵抗値の差を「0」と「1」に対応させることで、1ビットの記憶素子として用いることができる。データの読み出しは材料に微小な電流を流して抵抗値を測定することで行われ、状態を破壊せずに読み取れる。

特徴

相変化メモリの特徴として、電源を切ってもデータが保持される不揮発性が挙げられる。フラッシュメモリも不揮発性である点では共通するが、相変化メモリは書き換え速度がフラッシュメモリより大幅に速く、書き換え耐性も高い傾向にあるとされる。DRAMのようにデータ保持のための定期的なリフレッシュ動作が不要であり、消費電力が少ないことも利点である。

一方、相変化材料への繰り返しの加熱・冷却は素子の劣化を招くため、書き換え回数には上限がある。また、高温に晒すとアモルファス状態が自然に結晶化してデータが失われるリスクがあり、動作環境の温度を一定以下に保つ制御や保管時の適切な温度管理が求められる。製造コストもフラッシュメモリと比べて高い水準にある。

製品

実用化の面では、米インテル（Intel）と米マイクロン・テクノロジー（Micron Technology）社が「3D XPoint」技術としてこの原理を応用したストレージ製品「Optane」を展開した。DRAMとNAND型フラッシュメモリの中間的な機能・性能を持つ製品として企業向けサーバ市場に投入されたが、うまくマッチする用途開拓がなかなか進まず、2022年以降は事業縮小が進んでいる。相変化メモリ技術自体は現在も次世代メモリ技術の候補の一つとして研究開発は継続されている。

この記事の著者 ： (株)インセプト IT用語辞典 e-Words 編集部
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