デジタル機器に欠かせないメモリにはさまざまな種類があるが，各メモリの長所を兼ね備えた「ユニバーサルメモリ」の実現が待望されている。
その有力な候補となるスピン注入磁化反転RAMを東北大学と共同開発し，2メガビットのチップ試作に成功した。
従来のメモリ並みの高速性と集積度を達成する可能性を持つなど，次世代のメモリデバイスとして期待される。
 |
|
期待されるユニバーサルメモリの実現 |
現在，携帯電話やデジタル家電などに使われているメモリには，DRAM（Dynamic Random Access Memory），SRAM（Static RAM）をはじめとする幾つかの種類があり，それぞれの長所を生かす形で，階層的に組み合わせて使われています。ただ，それによって機器の構成が複雑化し，起動や動作の切り替えに時間がかかるという課題も生じています。次世代のメモリには，その課題を解決するため，各種メモリの長所を併せ持ち，汎用的に使える，「ユニバーサルメモリ」としての性能が求められています。
日立製作所と東北大学によるスピン注入磁化反転方式を用いた不揮発性RAM（以下，スピン注入磁化反転RAM）の共同開発は，そのような次世代メモリの開発をめざす文部科学省の「高機能・超低消費電力メモリの開発」プロジェクトとして推進してきました。開発した技術は，次世代メモリの有力候補として期待されてきたMRAM（Magnetoresistive RAM）を，スピン注入磁化反転方式という新しい原理で大幅に進化させたものです。
中央研究所 システムLSI研究部の河原尊之 主管研究員（左），
基礎研究所 ナノ材料・デバイスラボの早川純 主任研究員（右）
|
|
|
高速・高集積・低消費電力・不揮発性RAMの実用化に前進 |
スピン注入磁化反転RAMは，二つの強磁性膜でMgO（酸化マグネシウム）の絶縁膜を挟んだ3層構造のTMR（Tunneling Magnetoresistive）素子をメモリセルとしてデータを記録します。スピン注入磁化反転方式に適した要素技術として独自に開発を進めてきた，このTMR素子は，MgO絶縁膜が低電力書き込みと高出力読み出しを実現する鍵となっています。
データの読み出しは，二つの強磁性膜の磁化方向が同じ（平行）状態と逆の（反平行）状態で，垂直に電流を流したときの電気抵抗に差があることから，その差を利用して0と1の情報を取り出すことで行います。
データを書き込むには，TMR素子に垂直に電流を流します。電子の磁気的特性であるスピンの作用を利用して，片方の強磁性膜の磁化方向を反転させる。通常のMRAMが採用している，磁界によって反転させる方法と異なり，この技術では，TMR素子を微細化するほど低電力で書き込みができるようになるため，理論的に高集積化と低消費電力化を同時に実現できます。書き込み・読み出し性能，書き換え回数ともDRAM，SRAMに匹敵し，なおかつ，フラッシュメモリと同様，電源を切っても情報が保持される不揮性を備えている。正に，ユニバーサルメモリとなるにふさわしいと言えるでしょう。
|
|
デジタル機器の性能を一新する可能性も |
スピン注入磁化反転RAMは，従来のメモリに置き換わることで，デジタル機器のメモリ構成をシンプルにし，信頼性や性能を大きく向上させる可能性を秘めています。お客様に，より便利で高性能な日立製品を使っていただくためにも，2010年以降の実現とはなりますが，実用化への歩みを着実に進めていきたいですね。
世界的に激化していた開発競争の中で，2002年の共同研究開始から約5年で，2メガビットチップの試作という世界をリードする成果を示すことができた背景には，日立と東北大学が，それぞれの強みを生かした緊密な相互連携体制でチップの試作に当たったことも挙げられます。今後もその強い連携の下で，さらに先の世代を視野に入れた，新たなメモリ原理の研究にも力を注いでいきます。
HITACHI : 広告、展示、グループ紹介 
