2015年 8月 暮らしを便利にしてくれる さまざまな東芝製品。 一体どんな技術が使われているのか、 従来と同じサイズで大容量化を実現！ 三次元フラッシュメモリ BiCS FLASH ニャンダローが先生に質問します！ 東芝が世界一を目指す半導体メモリ事業。 次世代のメモリ大容量化技術として注目され、 競争が激化している三次元フラッシュメモリ BiCS FLASHについて、島田先生に教えてもらいました。 微細化の限界に挑戦してきた NAND型フラッシュメモリ くの人が住む部屋を作れるかって話みた 微細化に代わる大容量化技術として検討 いだニャ。 されたのが「積層化」だよ。同じ土地面 先生：いい例えだね。 「微細化」は、部 積の上に、多階層のマンションを建てる ニャンダロー：東芝はこれまで NAND 屋を小さくして、同じ土地面積の中でで 発想だね（図 1） 。もちろん NAND 型フ 型フラッシュメモリを半導体の主力製品 きるだけ多くの部屋（セル）を作って、 ラッシュメモリで培ってきた「多値化」 にしてきましたよね。今年 3 月に発表 多くの住人（情報）を入れようとしてき の技術も同時に導入しているよ。 し た 三 次 元 フ ラ ッ シ ュ メ モ リ BiCS た。ただ、部屋が小さくなると隣の人と ニャ：それだったら、部屋の単価も安く FLASH は、NAND 型フラッシュメモ の距離が近くなってしまって隣の部屋の なりそうですね。 リとどう違うのかニャ？ 先生、教えて 騒音が聞こえたり、時には部屋が小さく 先生：層をいくつも作ることで、同じ底 ください。 なり過ぎて、我慢できずに中の人が外に 面積のパッケージでもセルの数が増え 島田先生：BiCS FLASH というのは、 出てしまったりという、 危険も出てくる。 て、より多くの情報が入るようになった これまでのフラッシュメモリと違って メモリチップの中も同じで、部屋を小さ んだ。さらに、 建物を多階層にするので、 ビット（セル）をどんどん上に積み重ね くし過ぎると、情報となる電子同士が干 頑丈な柱は必要だよね。部屋を縦に積ん ていくものなんだ。これまで、NAND 渉してエラーが起こってしまうんだ。 だ分、横には広い部屋が作れるようにな 型フラッシュメモリはメモリチップの中 ニャ：部屋を小さくして増やすのには限 るから、騒音や狭すぎて人が出て行った のセル 1 つひとつの間隔を狭くする「微 度があるということですね。 りする危険性も少なくなったというわけ 細化」によるセル面積の縮小と、1 つの セルの中に多数の情報を入れる 「多値化」 という技術を進めてきたんだ。 ニャ：同じ土地面積の中に、どれだけ多 まさに 別次元 の メモリです！ 今回の先生 ▶ セミコンダクター＆ストレージ社 メモリ応用技術第二部 島田俊樹さん Toshiki Shimada BiCS FLASHは「積層化」 で 容量・速度・信頼性をアップ 先生：そこで、極限にきているとされる だ。つまり、セルの中で、大きな動きが あっても隣のセルの干渉を受けることが なくなり、データの高速処理が可能に なって、信頼性まで向上したんだよ。東 ● 図 1 BiCS FLASHとNAND型フラッシュメモリの仕組み BiCS 積層構造で縦方向にも 電流が流れ、大容量化 電流方向 記録層 （窒化膜） 電極 芝では世界最多の 48 層のチップを作る メモリセル 書き込まれた電子 ことができるんだ。今はもっと積層を増 やそうと頑張っているところだよ。 ニャ：この厚さで 48 階建てニャんて！ 1 枚 1 枚はとっても薄そうだし、ずれな いように積み重ねるのは大変そうですね。 先生：大変なのは、ずれないように層を NAND 微細化や多値化による 大容量化 重ねた後、均一に穴を開けるところ。穴 電極 はシリコンを流し込んで電極層にするん だ。これまでの半導体工程ではなかった 工程だから、新たな挑戦だね（図 2） 。 メモリセル ニャ： BiCS FLASH は、1 つのメモリ 記録層 （フローティングゲート） チップの中で縦にも横にもメモリが配置 されて、セルに情報を入れているんです ね。新たな技術の陰には先生たちの挑戦 書き込まれた電子 電流方向 がたくさん詰まっているんだニャ。 同じ電力でより多くの データの記録が可能に 先生：今回の BiCS FLASH では書き込 ● 図 2 BiCS FLASH製造の鍵は穴あけ＆埋め込み加工 積層 みのためのステップ数を減らしているん だ。メモリチップが書き込みをする時に 穴開け 電力を消費するから、書き込む時のス テップ数を減らすことができれば、同じ 情報量を書き込む時の電力も減らせるっ てわけだ。 積層板状 埋め込み ニャ： 「積層化」という新たな技術が確 立されたことで、今後ますますフラッ シュメモリの大容量化と省エネが進むと 柱状電極 いうことですね！ 楽しみだニャ。 先生、 今日はありがとうございました。 メモリセル
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