産総研、64kビット強誘電体NAND型フラッシュメモリアレイを作製

　

　産業技術総合研究所(産総研) ナノエレクトロニクス研究部門 強誘電体メモリグループの酒井滋樹 研究グループ長らは、東京大学(東大)大学院 工学系研究科 竹内健 准教授と共同で、強誘電体ゲート電界効果トランジスタ(FeFET)をメモリセルとして用いる強誘電体NAND型フラッシュメモリ(Fe-NANDフラッシュメモリ)の64kビットメモリアレイを開発したことを明らかにした。同成果は、「2011 International Conference on Solid State Devices and Materials(SSDM 2011)」にて発表される。

　現在、SSDなどに用いられるNAND型フラッシュメモリはプロセスの微細化に伴い、書き換え可能回数は約1万回程度と、データセンターのサーバなどに用いるには不安が残る寿命となっている。さらに、プロセスの微細化が進めば、メモリセルの寸法も縮小され、書き換え可能回数も減少することが危惧されており、より書き換え耐性が高く、メモリセルの寸法縮小が可能な次世代不揮発性メモリの開発が求められている。

　産総研でも様々な不揮発性メモリの研究を行ってきており、FeFETについては、2002年にPt/SrBi2Ta2O9/Hf-Al-O/Siの積層ゲート構造を用いてデータ保持時間を長くすることに成功して以降、自己整合技術による寸法縮小の実証や、Fe-NANDフラッシュメモリセルの開発などを行ってきていた。

　今回の研究は、FeFETの集積化技術により全ビット測定が可能な64kビット Fe-NANDフラッシュメモリアレイを作製し、2日間の測定によりブロックレベル(2kビット)で良好なデータ保持特性を実証したというもの。

　具体的な製造手順は、Fe-NANDフラッシュメモリアレイ回路として働くように設計したSi半導体基板の上に大面積パルスレーザー蒸着法によって高誘電体Hf-Al-O薄膜を約7nm、強誘電体SrBi2Ta2O9(SBT)薄膜を約500nm製膜した後、Ptを約220nm製膜。その後、フォトリソグラフィによりゲート電極とコンタクトホールを形成し、層間絶縁膜を挟んだ2層の金属配線層(M1、M2)を用いて回路を構成したというもの。メモリセルはPt/SBT/Hf-Al-O/Siの金属-強誘電体-絶縁体-半導体ゲート積層構造を持つnチャネル型のFeFETで、ゲート長(L)およびゲート幅(W)はともに5μm。これを縦256×横256の64k個集積してメモリセルアレイを構成した。

　64kbメモリセルアレイの2辺に接続したブロック選択回路とビット線選択回路も、nチャネル型およびpチャネル型のFeFETによるCMOS型回路で構成し、こうした選択回路を含めると合計で84k個のFeFETで構成されている。

　ブロック選択回路により32ブロックのうちの1ブロックを、ビット線選択回路により256本のビット線のうち隣接する2本を、それぞれ選択することができ、今回試作したテストチップでは、ワード線電圧とビット線電圧は外部パッドから与え、読み出しはビット線電流を直接測定して行った。また、パルス発生機器、直流電流・電圧源、半導体パラメータアナライザなどを組み合わせて測定系を構築し、自動計測を行った。

　今回作製された64kビット Fe-NANDフラッシュメモリアレイ。(a)はチップの全体写真、(b)はチップの右下隅を拡大した光学顕微鏡写真、(c)は1ブロック内の回路の概略図、(d)はメモリセルアレイ断面の概略図、(e)はメモリセルアレイ断面の走査型電子顕微鏡写真

　実際にこの64kビット Fe-NANDフラッシュメモリアレイを用いて、ブロック消去、ページ書き込み、データ非破壊読み出しを行ったところ、すべてのメモリセルにアクセスできることが確認され、全ビット消去と全ビット書き込み、市松模様状書き込みの3通りのパターンを書き込み、および読み出しに成功したという。

　 64kビット Fe-NANDフラッシュメモリアレイの全ビット測定によるしきい値分布。Eはブロック消去後、Pは全ビット書き込み後

　また、ブロックレベル(2kビット)で2日間の測定による良好なデータ保持特性のほか、セルレベルでは1億回書き換え可能であることも確認できたとしている。

　ある1ブロックにおける1分後、1日後、2日後のしきい値分布(a)と2日間の測定によるデータ保持特性(b)。Eはブロック消去後、Pは全ビット書き込み後

　今回の技術を応用、発展させていくと、将来的には、Fe-NANDフラッシュメモリのデータ書き込み時のビット線電圧は1V、ワード線電圧は6Vまで下げることができ、従来のNAND型フラッシュメモリと比べて消費電力は約7分の1になると見込まれることから、研究チームでは、今後、Fe-NANDフラッシュメモリセルの微細化を進め、シリコンデバイスにおける目安のサイズの1つであるゲート長0.18μmを達成し、その後、さらに小さいゲート長0.05μmでデータセンター向けSSDをターゲットとしたFe-NANDフラッシュメモリの実用化を数年以内に目指すとしている。

NS、16/24ビットADCを搭載したセンサAFEファミリとして7製品を発表

　

　National Semiconductor(NS)は、24ビットおよび16ビットのマルチチャネル・センサ・アナログ・フロント・エンド(AFE)IC「LMP900xxファミリ」として7製品を発表した。

　これらの製品ファミリは、主に産業、医療、試験/計測アプリケーションの温度、圧力、負荷、力、モーション/位置および電圧の監視と制御用のセンサ・システム向けに用いられ、同社のソフトウェア・ツール「WEBENCH Sensor AFE Designer」およびベンチ開発システムとともに使用することで、設計者はセンサの配置、シグナルパスの構成、設計の最適化、構成データのセンサAFEへのダウンロードによるプロトタイプ製作が可能になり、これまで数週間から数カ月を必要とした設計を、数分レベルで完了することが可能になると同社では説明している。

　24ビットあるいは16ビットのΔΣA/Dコンバータ(ADC)を内蔵しており、最大4つの差動入力あるいは7つのシングルエンド入力のプログラマブルな構成を採用している。マイコンとのインタフェースは標準的なSPI 4線シリアル・インタフェースを採用しており、CRCデータリンク・エラー修正機能と7つの汎用I/Oポートを備えている。

　また、すべてのゲイン(1/2/4/8/16/32/64/128)でバックグラウンド・キャリブレーション機能を備えており、測定した信号に悪い影響を与えずに、全温度範囲にわたって長時間、オフセット/ゲイン・ドリフトを除去することが可能。選択したチャネルについては自動、手動およびシングル・スキャンが行われ、個々のチャネルではゲインおよびサンプリング・レートの独立した構成が可能となっているほか、短絡、開路および範囲外信号の検出のためにコンティニュアス・バックグラウンド・センサ診断機能も備えている。

　なお、同ファミリ製品は28ピンのTSSOPパッケージで出荷が開始されており、1,000個一括購入時の価格は3.25ドルから4.95ドルとなっている。

　「LMP900xxファミリ」の活用イメージと追加されたラインアップの位置づけ

ST、減衰器などを搭載した小型アンテナ・カプラ2製品を発表

　

　STMicroelectronicsは、3G対応ワイヤレス機器用アンテナ向け電力制御用IC「CPL-WB-00D3」および「DCPL-WB-00D3」を発表した。

　最近のマルチバンド対応の携帯電話やスマートフォン、タブレット、3G USBドングルなどは、環境の変化に合わせて常にトランミッタの電力を調整し、ネットワークとの接続を最適化しており、これによりネットワーク接続の信頼性が確保されるほか、アンテナ電力の調整によりバッテリの最大限の長寿命化が図られている。

　また、アンテナ・カプラがアンテナによって放射される電力をモニタし、この恒常的な調整を実行している。従来の多くのカプラは順方向のアンテナ放射電力のみを測定しているが、今回の2製品は反射電力も測定するため、制御機能と効率が向上すると同社では説明している。。

　2製品はシングルおよびデュアル・アンテナ・システム用に開発された、シングル・パスとデュアル・パスのアンテナ・カプラで、独自のIPD(Integrated Passive Device)技術を採用し、他のカプラでは外付けで必要となる2個の減衰器を集積しているため、回路設計の簡略化と共に、コストと基板スペースの低減が可能となっている。

　また、代替技術であるLTCC(Low-Temperature Co-fired Ceramic)テクノロジーと比較した場合、絶縁ガラス基板加工とウェハ・レベルのパッケージングにより、製品全体の低背化とフットプリントの小型化を実現しており、従来製品比で83%以上の小型化が図られている。

　定格入力/出力インピーダンスはいずれも50Ωで、動作周波数範囲は824MHz～2170MHz、挿入損失は0.2dB未満で、カップリング因子34dB(標準値)、指向性25dB(標準値)となっている。

　なお、2製品ともにすでに量産出荷を開始しており、単価は1000個購入時に「CPL-WB-00D3」が約0.215ドル、「DCPL-WB-00D3」が約0.305ドルとしている。

　 3G対応ワイヤレス機器用アンテナ向け電力制御用IC「CPL-WB-00D3」および「DCPL-WB-00D3」

NHK、宇宙関連番組サイト「宇宙チャンネル」を本格オープン

　

　NHKは、2011年に放送する同局の宇宙関連番組と連動したコンテンツをインターネット上で発信し、視聴者とのコミュニケーション取るWebサイト「NHK宇宙チャンネル」を8月1日より本格オープンしたことを発表した。

　同サイトは2011年4月よりプレオープンという形で開設されていたが、8月1日からは複数のオリジナルコンテンツを加える形で、本格オープンとなった。

　新規追加となったコンテンツは「プラネタリウム」、「星空メッセージ」、「みんなの星座」の3つで、すでに4月より公開している「宇宙図鑑」、「スペシャルツアー」に追加される形での提供となっている。

　プラネタリウムは全天88星座や5000個の恒星、代表的な天体を天球上に配置し、1900年から2100年までの日時や場所(世界各地)を指定して、その時々の星空を楽しむことができる。また、各星座や天体は宇宙図鑑コンテンツや関連する番組情報にリンクしており、それらの関連コンテンツから詳しい情報を見ることができるようになっている。

　星空メッセージは、プラネタリウムの特定の日付の空に、誰かに宛てたメッセージを送ることができるというもの。内容としては「誕生日おめでとう」「おつかれさま」などが可能としており、星が流れるように表示されるという。なお、表示されるメッセージは、事務局側がチェックを行い、不適切と思われるメッセージについては取り扱わないとしている。

　みんなの星座は、プラネタリウムに表示される星座を、閲覧者の創造力で思い思いに書き直し、新しい星座を作れる機能。作成された星座は同サイト上に公開され、NHKでは星空への思いを共有できる場にしたいとしている。

　なお、NHKでは2011年に宇宙にまつわる番組を多数放送するとしており、高感度カメラをISS(国際宇宙ステーション)に積み、宇宙と地球の境目で起こる天文現象の撮影に挑む特集番組「宇宙の渚」や、宇宙の姿を映像で描き出す定時番組「コズミックフロント」、NASAの宇宙船で流れる一曲に宇宙の映像やその時代の映像を合わせて5分間で届ける「宇宙からウェイクアップコール」などが予定されているという。

　8月1日より本格オープンした「NHK宇宙チャンネル」

　みんなの星座では、自由に新しい星座を作ることが可能で、それを同Webサイト上で公開することも可能

シャープ、店舗照明向けに50Wクラスで発光効率93.3lm/Wを達成したLEDを発表

　

　投入電力50Wクラスで発光効率93.3lm/Wを実現したLED「GW5DME30MR5」

　シャープは9月29日、店舗用のダウンライトなどの光源向けに、投入電力50Wクラスで発光効率93.3lm/Wを実現した高出力照明用LEDデバイス「GW5DME30MR5」を開発したことを発表した。

　同製品は、高発光効率のLEDチップおよび蛍光体を採用したことで、店舗用のダウンライトで多く使用されている色温度3000K、演色評価数(Ra)83の条件下において、投入電力50Wクラスで発光効率93.3lm/Wを達成している。

　さらに、独自のパッケージ技術により、色度の均一化も図られており、高品質な照明の製品開発が可能になるとしている。

　また、演色評価数(Ra)90以上の高演色品「GW5DGE30MR5(3000K)」などもラインアップしており、高い演色性が求められる照明ニーズなどへの対応を図っていくとしている。

　2011年11月1日より量産を開始する予定で、サンプル価格は4000円、量産時の月産個数はラインアップ合計で5万個を計画している。

　色温度と演色表価数に応じて6製品をラインアップ