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メガビット級DRAMの技術開発と実用化

従来の開放データ線配置セル(愛称「1交点セル」)の構成

図1 従来の開放データ線配置セル(愛称「1交点セル」)の構成

開発された折返しデータ線配置セル(愛称「2交点セル」)の構成

図2 開発された折返しデータ線配置セル(愛称「2交点セル」)の構成

 コンピュータなどの電子機器の小型化、高性能化、さらに低価格化などは、電子回路を構成する半導体デバイスの進歩改良がなくては達成できません。中でもDRAM(ディーラム)は、コンピュータの性能を左右する重要な装置です。DRAMは1つのチップ当たりのビット数がどんどん増えて、今では1メガビットものデバイスが量産されています。

 この“メガビット級DRAM”は、1つのチップに200万~300万個以上の素子が1ミクロンあるいはそれ以下の寸法で配置されているのですが、集積される素子数が増え、素子寸法が細かくなるにつれて、雑音電圧が増えて信号電圧が下がってきます。

  チップの中の回路では充電・放電が激しく繰り返されますが、それから生じる雑音電圧はビット数とともに増えます。また隣り合う導線(データ線)同士の間で生み出される雑音は、素子の寸法が小さくなるほど増えるのです。こうした雑音を減らすために工夫されたのが「折り返しデータ線配置」という方式でした。導線を折り返すことによって雑音成分がお互いに消し合うようにしたのです。また、この方式を発展させた「多分割データ線方式」によって、消費電力が大幅に減らせるようになりました。

 各素子の寸法が小さくなると、信号電圧を邪魔する雑音電圧が多くなりますが、これを抑えるために半導体の基板の作り方(斜め回転イオン注入法)などを工夫して、信号対雑音比(S/N比)を約10倍に高めたのです。

 メガビット級DRAMの実現をめざして各国で多くの研究開発が進められ、日本の研究者たちも数々の成果を上げましたが、中でも(株)日立製作所の伊藤清男さん、山本宏彦さん、尾沢修さんの三人は、以上のように半導体の部品から回路、さらにその製造工程までも幅広く研究し改良することで技術的な限界を突破することに成功し、世界の技術水準をしのぐ画期的な成果を生み出して高性能メガビット級DRAMの実用化に貢献しました。このDRAMは1980年代から現在まで世界に定着しています。

  電子情報通信学会は1990年、三人に業績賞を贈りました。



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DRAM、折り返しデータ線配置セル、多分割データ線方式、CMOS、3次元メモリセル
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