Semiconductor_Memory

◎MEMORY

◆SRAM

◆NAND Flash
※電気的に書き込み・消去ができる
※外部から電源を供給しなくても内容が消えない不揮発性
※ランダム・アクセスが遅い(対NOR型、プログラム格納用と比べて)
※バイト消去を犠牲にしてセル面積の小型を優先
※高密度集積が容易で大容量化に適する
※NOR型に比べると,書き込み速度が速い

_◇ブロック単位
データの書き込み、読み込みはページ単位
消去はブロックとよばれるページを複数一まとめにした単位
NAND型フラッシュメモリ動作

ページ読み出し
ページ書き込み
ブロック消去

※NAND型初期
 1ページ当たり512バイト(ユーザデータ・ランド)+16冗長バイト
 1ブロック当たり32ページ
※大ブロック品
 1ページ当たり2048バイト(ユーザデータ・ランド)+64冗長バイト
 1ブロック当たり64ページ

_◇制約
 浮遊ゲートへの電子の注入、引き抜きを繰り返すと、酸化膜が劣化⇒不良ブロック発生
※不良ブロックを使用しないように管理をする必要あり
⇒データ書き込みおよび消去後、不良ブロックの検知処理を実行、不良ブロックを管理するロジックを組み込み⇒冗長バイト内に不良ブロックを示すフラグ情報が書き込まれる
⇒不良ブロックの発生頻度は機密事項。平均して数万回の書き込み消去

※データ書き込み時のエラービットの発生が比較的多い
⇒データ書き込み時の過剰な電子の浮遊ゲートへの注入
⇒データ読み出し時にセルからの出力電圧異常の発生
⇒データ書き込み時にページ内の誤り訂正コード(パリティ)を演算、冗長バイト部分にこの誤り訂正コードを書き込む。
⇒データの読み出し時に誤り訂正処理を行う。

※NAND型ではデータの書き換えおよび消去を繰り返すとセルが劣化し、データを書き込むことができなくなる。⇒特定のブロックのみにデータの書き込み消去が集中するとそのブロックだけ早く寿命がくる

_◇ウェアレベリング
※メモリチップ外部からのアドレス信号をチップ内部的に異なるアドレスに変換
※各ブロックの書き込み消去回数が平均化するようにする手法
※アドレス変換情報もNAND型フラッシュメモリ内に書き込まれて保存
⇒変換アルゴリズムは複数存在し、記憶媒体のメーカの特許

_◇メモリカード

_◇東芝
※1987年

◆NOR
_◇ランダムアクセス可能
_◇セル周辺複雑
_◇プログラムメモリ(携帯)
_◇FASL(AMD+FUJITSU), Intel

◆NAND/NOR 性能比較
NOR multi-level cell
READ 108MB/s
WRITE 0.14MB/s
ERASE (single) 0.11MB/s
ERASE (multiple) 0.11MB/s

NAND single-level cell (90n,x8,LB)
READ 16.2MB/s
WRITE 6.8MB/s
ERASE (single) 64MB/s
ERASE (multiple) n/a

OneNAND
READ 108MB/s
WRITE 8.2MB/s
ERASE (single) 64MB/s
ERASE (multiple) 2MB/s

◆高分子メモリ
双極子モーメントを持つフッ素樹脂系材料に高い電圧をかけ分極の方向をかえて記憶する。

◆OUM
Ovonic Unified Memory
相変化メモリ
相変化膜の一部をアモルファス状態にするか結晶状態にするかで情報を記憶する。
相変化膜:Ge-Sb-Te系、抵抗変化率30倍程度。相変化膜と直列につないだ抵抗素子にパルス電流を流し、相変化膜に熱を加えることでデータを書き換える。

読み出し時間は短い(10~20nS)が、書き込みが長い(100nS)、10^15回の読み出しが非破壊で可能だが、書き込みは10^12、セル面積は小さい

※NOR型フラッシュの置き換え狙い

◆MRAM
magnetic random access memory

読み書き時間が等しく速い(8~15nS)
高温動作が可能で、10^15回以上の読み書きが非破壊で可能。

※フラッシュEEPROMだけでなく、DRAMやSRAMの置き換えまで狙うが微細化が難しい

_◇STT-MRAM
spin transfer torque-magnetic RAM

◆FeRAM
強誘電体メモリ

読み書き時間は等しく、20~30nS
インプリントによる信頼性の劣化が起こりやすい。書き換え回数は10^13程度だが、破壊読出し

※キャパシタを小さくしずらい

◆RRAM
Resistance RAM

CMR膜の磁気抵抗効果を利用

◆ReRam
resistive RAM

_◇TaOx計ReRam

_◇CBRAM

◆PCRAM
phase change RAM

◆PMC
Programmable Metallization Cell

※電池の原理を応用

◆DRAM

_◇DDR
ダブルデータレート(DDR)モード
クロック信号の立ち上がり時と立ち下がり時の両方でデータの読み書きが行なえるようにしたもの。通常の倍の転送速度が実現される。

※2001年冬頃からパソコンに幅広く搭載される。

※対SDRAM転送速度 x2
※電圧 2.5V/2.6V

_◇DDR2
2003JEDEC策定。DDRとのスロット互換性なし。
 2004年
  400MHz DDR2-400
  533MHz DDR2-533
 が製品化された。
※対SDRAM転送速度 x4
※電圧 1.8V

_◇DDR3
第3世代のDDR SDRAM規格。
JEDECが標準化。最初の仕様は2005年。その後より高速な仕様を追加。

※対SDRAM転送速度 x8
※電圧 1.5V

※チップ
動作周波数により「DDR3-xxx」
 DDR3-800
 メモリクロック100MHz、バスクロック400MHz
 DDR3-1066
 メモリクロック133MHz、バスクロック533MHz
 DDR3-1333
 メモリクロック166MHz、バスクロック667MHz
 DDR3-1600
 メモリクロック200MHz、バスクロック800MHz

※モジュール
データ転送速度により「PC3-xxxx」
 PC3-6400
 最大転送速度6.4GB/秒
 PC3-8500
 最大転送速度8.53GB/秒
 PC3-10600
 最大転送速度10.67GB/秒
 PC3-12800
 最大転送速度12.8GB/秒

◆E2PROM

_◇24AA256/24LC256/24FC256
Microchip
256K I2C CMOS Serial EEPROM
32K * 8

8 pin SOIC/TSSOP/DFN
14 pin TSSOP
Standby 100nA

24AA256 1.8V-5.5V 400kHz
64byte Page