NAND代替メモリ技術を徹底比較【前編】
NAND型フラッシュメモリの次を見据えるメーカーの思惑
次世代の不揮発性メモリとして最も有力といわれるNANDフラッシュメモリ。しかし、独自の特性を備えた複数の新技術の研究も進められており、今後どの技術が市場をリードするかはまだ分からない状況だ。
NANDフラッシュメモリは、企業向けソリッドステートストレージとして2010年代末まで広く利用される可能性があるが、その後継となる可能性を秘めた技術が注目を集め始めている。相変化メモリ(PCM)や磁気メモリ(MRAM)、抵抗変化型メモリ(RRAM)などだ。
過去2年間にこれらの新技術にブレークスルーが起き、性能と耐久性の両面で今後の飛躍が期待される(関連記事:なぜ企業向けストレージシステムでフラッシュドライブが注目されるのか)。
例えば、米IBM Researchは2011年夏、「加熱型PCMを利用すれば、NAND型フラッシュメモリよりも100倍高速にデータを読み出し、1000万回以上の書き込みに耐えるシステムを実現できる可能性がある」と発表して注目を集めた。1000万回というのは、エンタープライズマルチレベルセル(eMLC)フラッシュメモリの書き込み回数3万回と比べると飛躍的な数字だ。
スイスにあるIBMチューリッヒ研究所では、「セルの安定性を確認するために6カ月間にわたってPCMの素材の抵抗を測定した結果、個々のセルに複数のビットを安定して保存できることが確認された」としている。IBMチューリッヒ研究所でメモリとプローブ技術を担当するマネジャーのハリス・ポジディス氏によると、マルチレベルセル(MLC)型PCMは2016年までに企業向けサーバおよびストレージで採用される見込みだという。この技術は「ビッグデータ」の分析やクラウドコンピューティングなどの用途に恩恵をもたらす可能性があるとしている。
ただ、この予測通りになるとは限らないようだ。ポジディス氏によると、企業市場での普及動向は、携帯電話メーカーとメモリメーカー各社が2年内にMLC-PCMをNOR型フラッシュメモリの代替技術として採用するかどうかに懸かっているという。
IBMはメモリ素子やソリッドステートライブ(SSD)を生産していないため、MLC-PCMのライセンスと生産に当たっては、同社は外部のメーカーに依存することになる。ポジディス氏によると、IBMではその方向を目指しているということだが、まだ確定したわけではないとしている(関連記事:エンタープライズSSD、出荷増大も普及は進まず)。
PCMと「レーストラックメモリ」
PCMはIBMが推進しているメモリ技術の1つにすぎない。米カリフォルニア州にあるIBMアルマデン研究所では、「レーストラックメモリ」と呼ばれる磁気技術を宣伝している。これは、「レーストラック」(ナノサイズのワイヤー)上で磁気ビットを前後に移動させるという方式だ。
IBMはWebサイト上で公開している「Icon of Progress」と題した解説で、立体型マイクロチップ構造を備えたレーストラックメモリは、「ほぼ全ての形態の従来型データストレージに取って代わる可能性がある」と述べている。IBMによると、この技術を利用すれば、携帯電話やノートPC、企業向けサーバに現在の100倍の情報を保存し、はるかに高速にアクセスできるようになるという。
IBMアルマデン研究所の磁気エレクトロニクスグループのフェロー兼マネジャー、スチュアート・パーキン氏は、フラッシュメモリに対するレーストラックメモリ技術のアドバンテージとして、耐久性の限界と書き込み回数の制限がないことを挙げ、コスト面でもNANDよりも優位に立つ可能性があるとしている。この新技術は5~7年後に製品化される見込みだと同氏は予想する。つまり、PCMとほぼ同じ時期に登場する可能性があるということだ。
しかしIBMのポジディス氏によると、PCMは「より短期的なメモリ技術」であり、その開発はレーストラックメモリよりも「ずっと進んでいる」という。
IBMは自社の知的財産で年間10億ドル以上の技術ライセンスを提供しており、新しいメモリ技術に対する同社の取り組みは有望だが、PCMおよびレーストラックメモリの開発は、最終的にどの技術がNANDフラッシュをリプレースするのか不透明だという状況を物語っている。
「IBMが言うことをそれほど真剣には受け止めていない」と話すのは、カナダのForward Insightsの創業者で主席アナリストのグレッグ・ウォン氏だ。「同社の事業基盤がそのメモリを開発して実用化することにあるのだとすれば、話は別だ。彼らはこのゲームにそれほど入れ込んでいない」
PCM、STT-MRAM、RRAMの可能性
「このゲームに入れ込んでいる」大手半導体メーカー各社は、PCM、MRAM、RRAMなど複数の技術の開発に取り組んでいる。しかし代替技術がコスト面でNANDと対等になるかNANDよりも優位に立たない限り、どれほど技術的アドバンテージがあろうとも企業市場で有力な選択肢になる可能性は低い。
「最も有望視されている技術でも、現状では5倍も高価になりそうだ」と指摘するのは、米Micron TechnologyのNANDソリューショングループのマーケティングディレクター、ケビン・キルバック氏だ。これは、代替メモリ技術に関する同社の研究に基づくコメントだ。
Micronはその一方で、PCMやSpin-Transfer Torque Magnetoresistive RAM(STT-MRAM)など多数の分野で取り組みを進めている(PCMは2010年にスイスのNumonyxを買収したのを機に開発)。キルバック氏によると、一部のメモリ技術はNANDフラッシュメモリを補完するだけになるかもしれないという。
「それでもそれなりのメリットはあるだろう。現時点では、後継技術が1つに絞られるかどうか分からない」とキルバック氏は話す。
次回は、Intelや韓国のHynix Semiconductor、東芝などの大手半導体メーカー各社が考える後継技術の動向予測を紹介する。
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