フラッシュ・メモリ 危うし，ついに「王座陥落」の時
「壁にぶつかるのが分かりながら，各社一斉にトラックのアクセルを踏んでいる感じ」──。あるNANDフラッシュ・メモリ技術者は，現在の開発現場の状況をこう表現する。
破竹の快進撃を続けてきたNANDフラッシュ・メモリ。だが，あと3～4年で技術進化が止まる可能性がにわかに高まってきた。微細化に伴い，深刻な課題に直面しているからである。例えば，情報の記憶単位であるメモリ・セルの面積が小さくなると記憶に利用できる電子数が少なくなり，情報の記憶がおぼつかなくなる，といった本質的な問題がある。NANDフラッシュ・メモリ・メーカーは，2011年に20nm世代，2012年に16～17nm世代，2013年に15nm世代と，今後は小刻みに微細化することで延命を図る構えだ。それでも「15nm世代前後が微細化の限界だろう」（NANDフラッシュ・メモリの製造技術者）との声が多い。
こうした中，メモリ・メーカーによる新たな動きが熱を帯びてきた。ポストNANDフラッシュ・メモリを巡る開発だ。候補は二つある。まず，（1）NANDフラッシュ・メモリの動作原理を踏襲した上で，セルの構造を抜本的に変えたメモリ。そして，（2）全く新しい動作原理を導入した，ストレージ・クラス・メモリと呼ばれる新型メモリである。例えば，記憶素子に抵抗変化材料を用いたReRAMなどだ。
第1部＜全体動向＞
2020年に情報量35Zバイト
無尽蔵の需要に新技術で挑む
NANDフラッシュ・メモリの眼前に，かつてない規模の巨大市場が姿を現しつつある。ネットワーク上にあふれかえる膨大なデータが，半導体ストレージの需要を牽引する。その需要を逃すまいと，次世代のメモリ技術開発が急速に進み始めた。
「人類が生み出すデジタル・データの総量は，2020年に35Z（ゼタ）バイトに達する。その時点で利用可能なストレージ装置の容量をすべて合わせても，その半分も満たせないほどの膨大な需要が待ち受けている」──。東芝 執行役上席常務 セミコンダクター社 社長の小林清志氏は，NANDフラッシュ・メモリを利用する半導体ストレージやHDDの未来に，到底賄い切れないほどの巨大な市場が広がっていくと指摘する。
35Zバイトとは，想像を絶するデータ量である。厚さ1.2mmのDVDに記録すれば，「積み重ねたDVDの高さが，地球から月までの距離の27倍にも達する」（同氏）。現在量産中の3Xnm世代のNANDフラッシュ・メモリで実現しようとすれば，「半導体工場が1万棟あっても足りない」（同氏）ほどだ。
現在の予測では，こうしたデータの約1/2はネットワーク上のサーバー，または端末上に保存されるものの，残りの1/2は捨てられるとみられている。データ量の爆発的な増加に対し，ストレージ装置で実現可能な総ビット量の向上ペースが全く追い付かない見通しだからである。東芝の試算では，2020年に生み出される全データ量の35％をHDD，5％をNANDフラッシュ・メモリが担うとしている。それ以外の不足部分はストレージ技術への潜在需要になるため，HDDやNANDフラッシュ・メモリだけではなく，光ディスクやテープにも無尽蔵といえる市場が眠っている。
NANDフラッシュ・メモリにとっては，2020年の5％ですら巨大な市場である。NANDフラッシュ・メモリの総ビット需要は，2010年の 10E（エクサ）バイト（＝0.01Zバイト）から2020年の1.75Zバイトへ，175倍に増えることになるからだ。しかも，この5％という数字は 2010～2020年のNANDフラッシュ・メモリの供給ビット成長率が平均68％/年で推移することを前提にしており，かなり控えめな値といえる。2000～2010年の平均で見ると，NANDフラッシュ・メモリの供給ビット成長率は156％/年で推移したという実績がある。仮に2010～2020年の供給ビット成長率を平均100％/年と仮定すると，2020年に10Zバイトと，全データの約30％をNANDフラッシュ・メモリが占めてもおかしくはない。
第2部＜技術動向＞
先行する3次元NANDを
ReRAMなど新メモリが追う
半導体ストレージの主役を担うNANDフラッシュ・メモリに，技術的な限界が迫っている。この克服に向けたメモリ・セルの3次元化が，2013年にも始まりそうだ。開発で先行する3次元NANDフラッシュ・メモリを，抵抗変化型メモリ（ReRAM）などが追う。
次世代の半導体ストレージに向けた，新しい不揮発性メモリの開発が加速している。メモリ・セルを3次元化する3次元NANDフラッシュ・メモリのほか，動作原理を刷新して性能を高めたストレージ・クラス・メモリとして，抵抗変化型メモリ（ReRAM）や相変化メモリ（PRAM），磁気メモリ（MRAM）などがある。
このうち，まずは2013年ごろに256Gビット以上の3次元NANDフラッシュ・メモリの量産が始まりそうだ。ストレージ・クラス・メモリでは，早ければ2013年に数Gビット，2014年に1TビットのReRAMが量産される可能性が高い。製品化では先行しながら，従来はMビット級にとどまっていた PRAMやMRAMも，大容量化に勢いが出てきた。巨大市場を狙うこれらの次世代メモリを巡り，各社が激しい開発競争を繰り広げている。
