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1808479 story
ハードウェア

8Gbitの相変化メモリが実現 58

ストーリー by reo
もう全部オンメモリで 部門より

tarbz2 曰く、

PC Watch の記事によれば、Samsung Electronics が、20 nm と極めて微細な製造技術で 8 G bit と大きな容量の相変化メモリの試作を実現したとのことだ。これは記憶容量で相変化メモリが DRAM を追い越したことを意味し、シリコンダイ面積が 59.4 ㎟ ということで、DRAM とあまり変わらなく、原理的には製造コストでも追いついたことを意味する。

次世代大容量不揮発性メモリの候補として、抵抗変化メモリ (ReRAM) と磁気メモリ (MRAM) が存在するが、ここで相変化メモリが一歩抜け出したかもしれない。

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  • 相変化のために熱を発生させないといけないみたいなんだけど、
    これって集積すればするほど熱問題で頭を悩ますことになるんじゃないの?
    電力消費もバカにならないだろうし。
    相変化を起こすための熱をどれだけ抑えられるかがポイントなのかね。

    と ReRAM 推進派が煽ってみる

    • 微細化すればするほど、相変化の為の熱量は減るのであまり問題にならないのでは?
      コップ一杯の水を沸騰させるより、おちょこ一杯の水を沸騰させる方が楽なように。
      親コメント
      • by sei5 (45140) on 2012年02月23日 14時22分 (#2104901)

        PC watchの記事には、
        ・原理的には、10nmを切る寸法まで微細化しても…
        ・製造技術を20nm…設計ルールをFとすると、…試作したメモリセル面積は「4×(Fの2乗)」…
         最先端DRAMのメモリセルの大きさは「6×(Fの2乗)」
        ・書き換え時間…100ns…150ns…。書き換えに必要な電流は100μA…」
        とあります。

        原理動作の限界に近いサイズで試作しており、セル面積がDRAMより小さい=劇的な微細化はあまり期待出来ないことを意味しています。
        動作電圧と、必要な電流がセル1個当たりかどうか、論文を確認していませんが、チップ全体で100uAという事は無いでしょう。 とりあえず動作電圧 1 mV で丼勘定すると、もし100nsecで100uA/cellだったら、連続書き換えで 1 W/cell になってしまいます。
        まぁ、"連続書き換え"の前提が非現実的ですが、8Gbitで 8 GW。聞いた事の無い電力(笑)

        SSDを作るとして、SATA3 (6 Gbps)の連続書き込みで 60 kW (8B10Bやオーバヘッドを無視)。
        2.5インチのSSDの大きさでは、ちょっと非現実的な数値で、計算の前提が間違っていると信じたいです。

        専門の方、いらっしゃいましたら、解説をお願い致します。

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        • by glasstic (32934) on 2012年02月24日 1時36分 (#2105285) 日記

          書き換えに必要な電流は普通は1セルあたりで書きます。
          ただし、同時に書き換えられるセル数には制限があるので、8Gbitだからと言って8G倍の消費電流にはなりません。

          1.8V、100uAだとすると、セル1個当たりの書き込み電力が1.8V*100uA=180uW。
          ただ、昇圧して使ってるだろうから、実際にはこの何倍か必要。
          (とりあえずn倍とする。IEEExploreでまだ引っかからなかったので。)
          250nsで連続書き換えできると仮定すると、セル1個当たりの書き込み速度が1bit/250ns=4Mb/s。
          128個のセルを同時に書き換えるなら、180uW*n*128=23mW*n と 4Mb/s*128=64MB/s。

          2.5インチのSSDを作るとしても、同じ速度の場合でNANDフラッシュよりは消費電力下がるんじゃないですかね。
          他の次世代メモリ(STT-MRAMとかReRAMとか)より帯域あたりの消費電力高そうなのは確かですが。

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        • by kogd9 (45248) on 2012年02月23日 15時33分 (#2104966) 日記
          電圧は1.2Vですね。
          100μAですと0.0000012W、仮にずっと通電しても0.0000012W/hが1セルあたりの消費電力では?
          ※書き換え時間は冷却安定のマージンも見込んだ時間なので、ずっと通電している訳ではないです。

          128bitまたは256bitパラレルで書き換え可能とあるので、総cell数を消費電力に掛けてもいけません(^^;
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        • by vax730 (32985) on 2012年02月23日 22時56分 (#2105244)

          下の #2104998 が紹介している
          http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/semicon/20120126_507306.html [impress.co.jp]
          によれば,エルピーダは相変化では最低でも100uAは必要だから,抵抗変化にしたと書いてあります。
          やはり,1cell 100uAは大きいのかもしれません。

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        • by haf2 (42495) on 2012年02月23日 15時59分 (#2104984) 日記
          動作電圧を1Vとすると1アクセスあたりの消費電力は100μA*1Vで100μWです。

          100ns間隔で休まずアクセスすると100μW/100nsで 1mWです。

          また、1回のアクセスで活性化するcellの数は数百程度のはずなので、全体では数百mw程度のはずです。
          適当に計算したから間違ってるかもしれないですが。
          親コメント
        • by Anonymous Coward

          >計算の前提が間違っていると信じたいです。

          計算の前提が間違っています。 8Gbitのメモリは8Gbitを一度に書き換えられるメモリではありません。
          100μAというのが何の電流を指しているかは良くわかりませんが、最大電流が流れる時間=アクセス・タイムorサイクル・タイムでもありません。

          不確かな推測に基づく談義は別として、消費電流・電源関係で本当に気になるのはPC Watchの記事に載っているチップ写真の「PUMPs」、「DC」と表記されているブロックが巨大なことです。 これらは書き込み用の昇圧回路(チャージポンプ、昇圧用コンデンサ)等と思われますが、とにかく大きい。 それだけ強力な電源が必要ということは、書き込み電流も大きいという推測が成り立ちます。
          他の周辺回路もかなり大きめで、チップに占めるメモリ・セルの割合(面積)が異様に小さいのですが、PRAMでは必然的にこうなってしまうものなのでしょうか?

          • by sei5 (45140) on 2012年03月06日 14時11分 (#2112260)

            ご指摘ありがとうございます。
            確かに、8Gbitを一度に書き換えする事はあり得ませんし、メモリのサイクルタイムを考えると、相当に遅くなる事は確かでした。全体の発熱量はちょっと大きいのでは?という単純な疑問から、あえて最大の数値を捻出するよう努力してしまいました。

            いまだに原典に当たっておらず不確かな推測ですが。。。
            「昇圧回路」について、他の方も発熱量の計算に1V台の数値を書いていますが、nm単位のサイズのセルをusec以下の熱的緩和時間で、bit毎に書き換えするのですから、ヒーターに1Vも掛ける事は無いような気がします。

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    • by Anonymous Coward on 2012年02月23日 13時58分 (#2104869)

      メモリ・セルに電流を流したときに自然に発生する熱なので、大きな問題が生じるようなものではありませんよ
      微細化してメモリ・セルが小さくなれば、それだけ電流も発生する熱も小さくなります
        (このメモリでは特別にヒーター等を使った加熱をしているわけではありません)

      親コメント
      • ああ、これまで捨てていた熱を有効に利用しましょうということなのね。
        それなら納得。

        納得はしたけど、そういう話ならそもそも 1bit あたりのエネルギー効率を向上できる可能性のある
        ReRAM のほうが筋が良いんじゃないのかな。
        という気がしないでもない。

        他の書き込みにもあったけど、結局はバスに接続する規格に載ればどっちも一緒なんだろうけど。

        親コメント
    • by Anonymous Coward

      磁気に弱いとか根本的な問題を抱えながらも先頭を走っていたMRAMさんの気持ちも考えろ

    • by Anonymous Coward

      ReRAMのほうがMRAMより書き換え電流が少なくてすむのが
      ReRAM有利になった決定的な理由じゃなかったっけ?

  • > DRAMと同等以上の容量を有する次世代不揮発性メモリを最初に商品化するのは、どの技術だろうか。
    というか、どんな形で商品化されるんでしょ。
    DRAM置換のDIMM?
    それともUSB3かSATAかPCIexのSSD?
    求める価格も容量も、耐久性など技術的問題も全然違うと思うのだけど。

  • by the.ACount (31144) on 2012年02月23日 13時59分 (#2104870)

    8 bit か、小さいな。と思ったのはナイショ。

    --
    the.ACount
  • by Anonymous Coward on 2012年02月23日 12時30分 (#2104760)

    こんなこともあろうかとPDを動態保存し続けていた俺の時代キタ!

  • by Anonymous Coward on 2012年02月23日 12時31分 (#2104761)
    メモリでRAIDを組むことになるんじゃね?
    • by Anonymous Coward

      不揮発性メモリなのにスワップするの?

      • by Anonymous Coward

        不揮発メモリならWindowsのスワップファイルもなくなるの?

        • by Anonymous Coward

          デスクトップ用途ででかいメモリ載っけてた普通無効にするだろ

      • by Anonymous Coward

        ハイバネとスワップは違うぞ。
        不揮発メモリになればハイバネは不要になるが、スワップは揮発/不揮発とは関係ない。

  • by Anonymous Coward on 2012年02月23日 12時39分 (#2104777)

    すぐには死なないけど、これで、遠くない未来、SFみたいに動作のレスポンスが人間並みのコンピュータって出来るようになるんですかね。

    • by Anonymous Coward

      とりあえず、フラッシュメモリのSSDが先に絶滅するでしょうね。
      コストの問題が記事のとおりなら。

      レスポンスに関しては、今だって計算結果を出すだけならコンピューターのほうが早いです。

      • by Anonymous Coward

        >コストの問題が記事のとおりなら。

        でも(少なくとも現状では)フラッシュの方が安い(ビット密度が高い)からしばらくはどうかなあ。

        • by Anonymous Coward on 2012年02月23日 16時08分 (#2104992)

          そか、コストが安いのはあくまでDRAM比較で、HDDやフラッシュとの比較じゃなかった。
          現在DRAMは4GB約2千円、SSDが128GBで1万円強、
          DRAMが128GBなら6万4千円の計算。高い高い。
          今すぐ相変化SSDができたとしても、フラッシュSSD死亡やHDD死亡はまだまだ先か。

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  • by Anonymous Coward on 2012年02月23日 12時55分 (#2104804)

    何回ぐらい書換えできるん?

    • by manmos (29892) on 2012年02月23日 13時03分 (#2104811) 日記

      参照リンク読もうよ。

      書き換え寿命の測定データも公表した。100万回の書き換えでも抵抗値のばらつきに変化はほとんどみられず、劣化は発生していないようだ。

      親コメント
      • by shinshimashima (9763) on 2012年02月23日 13時10分 (#2104818) 日記

        メインメモリに使うのなら100万回って1秒もかからず到達する値ですよね。
        DRAM代替ならもう6桁以上必要だと思うんだけど。
        当面はフラッシュROMの代替がターゲットなのかな?

        親コメント
        • by kogd9 (45248) on 2012年02月23日 13時36分 (#2104841) 日記
          >>劣化は発生していないようだ
          なので書き換え回数限界は記事からは判断できませんね。
          集積度がさらに上がってDRAMを超えるようになるなら、冗長化して信頼度を無理やりあげる事もできるかもしれません。
          親コメント
          • Re:これ、 (スコア:2, すばらしい洞察)

            by shinshimashima (9763) on 2012年02月23日 14時03分 (#2104876) 日記

            >>なので書き換え回数限界は記事からは判断できませんね。
            文章上はそうなのですが、256bit幅で133MB/sってことは16MHz以上で動作してる訳で、試験回数をもう3ケタ、10億回にしたって(同一の256bitのみ書き換え続れば)およそ60秒ほどで済む。この程度のデータを採ってないはずがなく、発表してないってことはその程度の寿命しか持たないと考えるべきかと思われます。

            >>冗長化して信頼度を無理やりあげる
            冗長化して信頼性を上げても寿命は伸びないでしょ。やるとすればフラッシュみたいに書き込み箇所を能動的に分散させるくらいしか思い浮かばないんだけど、メインメモリの速度でそれが可能とは思えん。

            なんでやっぱりフラッシュの代替からなのかな?

            親コメント
            • by Anonymous Coward
              >>その程度の寿命しか持たないと考えるべきかと思われます
              なぜ?
              • by shinshimashima (9763) on 2012年02月23日 14時13分 (#2104884) 日記

                だから、10億回の試験も簡単にできるのに100万回のデータしか出してこないから。

                親コメント
              • by Anonymous Coward

                発表してないから。
                不都合なことは伏せているって、行間読めよ。
                言わせんなよ、恥ずかしい。

              • by Anonymous Coward

                まあ、まだ試作段階なので、これからなんじゃない?
                他社に対する牽制と見てもいいと思う。

              • by Anonymous Coward
                無理やりマイナスに取ったって事でしょ?
              • by Anonymous Coward

                フラッシュメモリに比べて十分に長寿命なことを示すならそれで十分でしょ。PRAMの書き換え回数は10^12回程度だよ。

              • by Anonymous Coward

                いや、行間ですらない。
                ただ、日本語に不自由しているのと思わ
                NO CARRIER

              • いいっぱなしの放り投げ感がたまらん。
                正符号で評価すると
                +++

          • Re: (スコア:0, すばらしい洞察)

            by Anonymous Coward

            でも100万回なら数秒で試験できるはずだから,
            当然1000万回とかでは劣化するのを隠しているだけでは?

            計ってないわけ無いよね?

        • by Anonymous Coward

          DRAMだからリフレッシュの為、書き換えてるわけですよね?
          コンピュータとしてメインメモリはそんなに書き換えなくても良いんじゃないですかね?

    • by T.SKG (20663) on 2012年02月23日 15時57分 (#2104982) 日記

      今 Digi-Key 辺りで買える 128Mbit といった、PRAMの場合、
      データシートには 書き換えは 100万回以上と書かれています。
      書き換え回数が増やせましたという発表じゃないようですので
      大きな違いはないと思われます。

      親コメント
  • by Anonymous Coward on 2012年02月23日 13時56分 (#2104865)
    > 抵抗変化メモリ (ReRAM) と磁気メモリ (MRAM) が存在するが、ここで相変化メモリが一歩抜け出したかもしれない。

    結局、技術開発競争で負けてるだけのような。
    どうしてもエルピーダを守らなきゃいかん理由があるのかな?
  • by Anonymous Coward on 2012年02月23日 17時19分 (#2105048)
    > 原理的には製造コストでも追いついた
    という表現の意味がよく分からないのですが、どういうふうに「原理的」なのでしょうか?
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普通のやつらの下を行け -- バッドノウハウ専門家

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