相変化メモリとは　結晶とアモルファスの切り替えで0と1を覚える不揮発メモリ

相変化メモリ（Phase Change Memory、PCM）は、材料の状態の変化を使ってデータを記憶するメモリです。電源を切っても中身が残る不揮発のメモリで、書き換えのできる光ディスクと同じ種類の材料を使います。光ディスクは状態の違いを光の反射で読みますが、相変化メモリは電気の流れやすさで読みます。

溶かして急に冷やすか、ゆっくり冷やすか

記憶の素子には、ゲルマニウム、アンチモン、テルルなどを混ぜた合金の小さな塊を使います。素子に短く強い電流を流すと、合金が溶けます。そこから急に冷やすと、原子の並びが乱れたままのアモルファスの状態で固まります。弱い電流でしばらく温めると、原子が整って結晶の状態になります。

結晶の状態は電気を通しやすく、アモルファスの状態は通しにくくなります。この抵抗の差を読んで0と1を見分けます。状態は電源を切っても保たれます。

2つの状態の違い

状態	作り方	抵抗	表すデータの例
結晶	弱い電流でしばらく温める	低い	1
アモルファス	強い電流で溶かし、急に冷やす	高い	0

マイコンに組み込むST

STマイクロエレクトロニクスは2024年3月19日、サムスン電子と共同で開発した18nmのFD-SOIの工程に、組み込み型の相変化メモリ（ePCM）を載せると発表しました。STが使ってきた40nmの組み込み不揮発メモリの工程と比べ、性能と電力の比が50%超、記憶の密度が2.5倍よくなるとしています。最初のSTM32マイコンは、2024年後半に一部の顧客へサンプルを出し、2025年後半に量産する計画でした。

STの7〜9月期の組み込み処理（マイコン）部門の売上は12億1,200万ドルで、前年同期比24.1%増えました。

単体のメモリでは苦戦

相変化メモリと同じく、材料の抵抗の変化で記憶する新しいメモリを、DRAMとNANDの間を埋める単体の製品にする試みもありました。インテルの「オプテイン」はその代表で、マイクロンと開発した「3D XPoint」という技術を使いました。

インテルは2022年4〜6月期の決算書類で、データセンター・AI部門に属するオプテインのメモリ事業の縮小を始めたと開示しました。在庫の評価損として5億5,900万ドルを売上原価に計上しています。既存の顧客との約束は果たすとしていました。

関連する用語

• FD-SOI：薄い絶縁膜の上にトランジスタを作る製造の方式。電力を抑えやすい。
• ReRAM：膜の中の電気の通り道の有無で記憶するメモリ。
• MRAM：磁石の向きで記憶するメモリ。

STは10〜12月期の売上を約41億5,000万ドルと見込んでいます。