ナノスケール不揮発性メモリによるビッグデータストレージシステムの開発

NAND型フラッシュメモリを超える、次世代のナノスケール抵抗変化メモリの研究開発を行った。本研究課題では、次世代ナノスケール抵抗変化メモリである、超格子構造の相変化メモリデバイスに着目して研究を遂行した。まず、メモリの動作メカニズム解明のために、超格子構造相変化メモリデバイスの測定を行い、スイッチングで消費するエネルギー、動作速度などを評価し、従来比で1/10の消費電流、数10nsオーダーのスイッチング速度を示した。また、デバイスの構造変化時に流れる電流波形を観測することにより、超格子相変化メモリデバイスの構造変化がどのようにして発現するのか、ということを詳細に調査した。更なるメモリ密度向上に向けて、多値動作に関する検討も行った。測定により、多値動作は可能であり、また、二段階パルスを与えることにより、より高精度な抵抗値制御が可能であることを示した。これらの成果をまとめて、国際会議、論文誌などで発表した。また、次世代ナノスケール抵抗変化メモリに適した周辺回路開発も併せて行った。提案した書込み、読出し回路を用いることにより、供給電圧や温度変化に対してロバストな不揮発メモリが実現できることを示した。これらの成果も、主要国際会議や雑誌論文誌などで発表した。本年度の研究成果により、本研究の最終目標である、従来デバイス比で2桁以上の性能向上、消費エネルギー1/100、10倍以上の寿命を実現する、ナノスケール抵抗変化メモリのフィージビリティを示し、量子、結晶工学、計算機・ネットワークアーキテクチャの学問分野の発展に寄与した。

NAND型フラッシュメモリを超える、次世代のナノスケール抵抗変化メモリの研究開発を行った。本研究課題では、次世代ナノスケール抵抗変化メモリである、超格子構造の相変化メモリデバイスに着目して研究を遂行した。まず、メモリの動作メカニズム解明のために、超格子構造相変化メモリデバイスの測定を行い、スイッチングで消費するエネルギー、動作速度などを評価し、従来比で1/10の消費電流、数10nsオーダーのスイッチング速度を示した。また、デバイスの構造変化時に流れる電流波形を観測することにより、超格子相変化メモリデバイスの構造変化がどのようにして発現するのか、ということを詳細に調査した。更なるメモリ密度向上に向けて、多値動作に関する検討も行った。測定により、多値動作は可能であり、また、二段階パルスを与えることにより、より高精度な抵抗値制御が可能であることを示した。これらの成果をまとめて、国際会議、論文誌などで発表した。また、次世代ナノスケール抵抗変化メモリに適した周辺回路開発も併せて行った。提案した書込み、読出し回路を用いることにより、供給電圧や温度変化に対してロバストな不揮発メモリが実現できることを示した。これらの成果も、主要国際会議や雑誌論文誌などで発表した。本年度の研究成果により、本研究の最終目標である、従来デバイス比で2桁以上の性能向上、消費エネルギー1/100、10倍以上の寿命を実現する、ナノスケール抵抗変化メモリのフィージビリティを示し、量子、結晶工学、計算機・ネットワークアーキテクチャの学問分野の発展に寄与した。