MRAM・ReRAM・PCM・FeRAMの違い：新規メモリを比較
この4つの新しい不揮発性メモリは、どれもRAMのような速さと、電源を切ってもデータが残ることの両立をめざしています。違いは、何でビットを記憶するかです。薄膜の磁化(MRAM)、酸化物中のフィラメントの抵抗(ReRAM)、材料の結晶状態とアモルファス状態(PCM)、強誘電体の分極(FeRAM)です。どれもまだDRAMやフラッシュを広く置き換えてはいませんが、それぞれの得意な分野を見つけています。
| 項目 | MRAM | ReRAM | PCM | FeRAM |
|---|---|---|---|---|
| 何でビットを記憶するか | 磁気トンネル接合の自由層の磁化の向き。低抵抗か高抵抗として読み出す | 金属酸化物の層にできたり切れたりする、導電性のフィラメントの抵抗 | 相変化材料の、結晶状態(低抵抗)かアモルファス状態(高抵抗) | コンデンサ中の強誘電体の分極の向き |
| 書き込み方法 | スピン注入(STT)やスピン軌道トルク(SOT)の電流 | 電圧パルス(SETとRESET) | 熱のパルス。溶かして急冷するとアモルファス、熱を加えて結晶化する | 電界で分極の向きを反転させる |
| 読み出し | 抵抗の検出 | 抵抗の検出 | 抵抗の検出 | キャパシタ型は破壊読み出し。読み出し後にデータを書き戻す |
| 速度 | 速い。書き込みは数〜数十ns | 速い〜中程度(数十ns〜マイクロ秒) | 読み出しは速い。書き込みは遅く、エネルギーも多く要る | 速い。数十ns |
| 書き換え寿命 | 非常に長い(10¹⁰回超) | 中程度〜長い。設計によって異なる | 中程度(おおむね10⁶〜10⁹回) | キャパシタ型では非常に長い |
| 集積度 | 中程度。セルが大きく、積層しにくい | 高くできる見込み。セルが単純で、クロスバー配列にできる | 高くできる見込み | 低め。キャパシタを小さくしにくい |
| 主な課題 | 書き込みのエネルギー、セルの大きさ、工程の複雑さ | セル間のばらつき、最初のフォーミング工程 | 書き込み電流が大きいこと、抵抗が時間とともに変わるドリフト | キャパシタの微細化、強誘電体材料の集積 |
| 主な用途 | マイコンや車載機器の組み込みメモリ、データのロギング | 組み込みの不揮発性メモリ、AI向けのインメモリコンピューティング | ストレージクラスメモリ、組み込みメモリ | スマートカード、メーター、IoT機器の小さな低消費電力メモリ |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。