半導体技術分野の重要技術説明資料

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ことこおとじま
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1 5 PC HDD TMR CPP-GMR Super-RENS MEMS Super-RENS MEMS DRAM SoC 1

2 景ストレージ不揮発性メモリ FeRAM 1T-FeRAM MRAM MgO MTJ PRAM RRAM PMC-RAM MRAM FeRAM 背景インターネットの高速化により映画等のオンデマンド配信が拡大大容量コンテンツの供給保存に対応した大容量ストレージモバイル機器の多機能化小型化搭載されるストレージ不揮発性メモリの大容量化低消費電力化無数の電子機器がインターネットを介して連携稼働するユビキタスコンピューティングの実現電子機器の一層の省エネルギー化背利用形態ネットワークサーバー用ストレージホームサーバー PC 用ストレージ要求項目大容量小型高密度高速大容量低消費電力安価静音製品イメージ 2.5~3.5 インチ HDD 2.5~3.5 インチ HDD 実現技術磁性系ストレージ技術 ( 方式ヘッド技術媒体技術等 ) モバイル用ストレージ小型薄型軽量超低消費電力耐衝撃大容量 0.85~1.8 インチ HDD 光系ストレージ技術 ( 記録方式多層化等 ) コンテンツ配布用ストレージコンテンツ保存アーカイブ用ストレージ大容量高速低価格大容量耐経時変化高速信頼性光ディスク光ディスク HDD 磁気テープ新規ストレージ技術 ( カード型薄膜ホログラムメモリ MEMS プローブメモリ ) 利用形態コンテンツ保存用メモリ ( 固体ストレージ ) メインメモリ用 SoC 混載用メモリ要求項目大容量安価高速大容量高速高書換耐性低消費電力高速書換耐性プロセス整合性低消費電力用途イメージデジタルカメラ携帯 AUDIO 携帯電話等用ファイルメモリ携帯電子機器デジタル家電等用メインメモリ IC タグ RFID タグ音声画像処理 LSI 等用混載メモリ実現技術 FLASH FeRAM MRAM PRAM 不揮発性ロジック高速高書換耐性ロジック回路と一体化した不揮発性メモリ新規不揮発性メモリ技術 (PMC-RAM RRAM 等 ) 2

3 PC HDD HDD PC DVD AV HDD PC HDD 100% GB 80GB/3.5"Platter 60-65Gb/in % 100Gb/in 2 120Gb/in 2 Seagate Gb/in ROM CD PC DVD CD ROM DVD ROM CD R RW DVD (DVD R DVD RW DVD RAM) HDD DVD DVD 3.75Gb/in 2 Blu-ray Disk HD DVD Gb/in 2 Blu-ray Disk HD DVD Blu-ray Disk HD DVD NEC 3

4 Mbps 2005 Gbps Gbps 2005 Mbps 3.5G 2010 Mbps G 2007 TV Mbps Gbps Mbps 10 ネットワークトラフィックの増加に対応した有線無線ネットワークの高速化大容量化高信頼化サービスセンター病院学校店舗国自治体遠隔医療企業無線基地局家庭内外の相互接続性相互運用性セキュリティの確保ユーザーフレンドリなヒューマンインタフェース高精細な大画面フラットパネルディスプレイ小型大容量低消費電力のストレージ不揮発性メモリの実現携帯車載情報機器の高機能化ポータブルディスプレイの高機能化フレキシブルディスプレイの実現コミュニティでの相互接続セキュリティ確保技術基盤としての半導体の高集積化低消費電力化多品種少量生産対応サーバの高機能化高信頼化膨大な情報からの情報検索ネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワーク技術技術技術技術技術技術技術技術コンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータ技術技術技術技術技術技術技術技術電子政府ストレージの大容量化不揮発性メモリの大容量化半導体半導体半導体半導体半導体半導体半導体半導体技術技術技術技術技術技術技術技術柔軟な職場環境外出先と自宅職場とのコミュニケーション情報家電の遠隔操作連携操作省エネモニタリング e ラーニング遠隔健康管理ホームゲートウェイホームネットワークホームネットワークホームネットワークホームネットワークビデオオンデマンド新たなコンテンツビジネスストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術デジタル放送高精細画像の視聴録画ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ネットワークを活用した新たな情報サービス車のインテリジェント化将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会イメージとイメージとイメージとイメージとイメージとイメージとイメージとイメージと主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題ネットワークトラフィックの増加に対応した有線無線ネットワークの高速化大容量化高信頼化サービスセンター病院学校店舗国自治体遠隔医療企業無線基地局家庭内外の相互接続性相互運用性セキュリティの確保ユーザーフレンドリなヒューマンインタフェース高精細な大画面フラットパネルディスプレイ小型大容量低消費電力のストレージ不揮発性メモリの実現携帯車載情報機器の高機能化ポータブルディスプレイの高機能化フレキシブルディスプレイの実現コミュニティでの相互接続セキュリティ確保技術基盤としての半導体の高集積化低消費電力化多品種少量生産対応サーバの高機能化高信頼化膨大な情報からの情報検索ネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワーク技術技術技術技術技術技術技術技術コンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータ技術技術技術技術技術技術技術技術電子政府ストレージの大容量化不揮発性メモリの大容量化半導体半導体半導体半導体半導体半導体半導体半導体技術技術技術技術技術技術技術技術柔軟な職場環境外出先と自宅職場とのコミュニケーション情報家電の遠隔操作連携操作省エネモニタリング e ラーニング遠隔健康管理ホームゲートウェイホームネットワークホームネットワークホームネットワークホームネットワークビデオオンデマンド新たなコンテンツビジネスストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術デジタル放送高精細画像の視聴録画ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ネットワークを活用した新たな情報サービス車のインテリジェント化ネットワークトラフィックの増加に対応した有線無線ネットワークの高速化大容量化高信頼化サービスセンター病院学校店舗国自治体遠隔医療企業無線基地局家庭内外の相互接続性相互運用性セキュリティの確保ユーザーフレンドリなヒューマンインタフェース高精細な大画面フラットパネルディスプレイ小型大容量低消費電力のストレージ不揮発性メモリの実現携帯車載情報機器の高機能化ポータブルディスプレイの高機能化フレキシブルディスプレイの実現コミュニティでの相互接続セキュリティ確保技術基盤としての半導体の高集積化低消費電力化多品種少量生産対応サーバの高機能化高信頼化膨大な情報からの情報検索ネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワークネットワーク技術技術技術技術技術技術技術技術コンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータコンピュータ技術技術技術技術技術技術技術技術電子政府ストレージの大容量化不揮発性メモリの大容量化半導体半導体半導体半導体半導体半導体半導体半導体技術技術技術技術技術技術技術技術柔軟な職場環境外出先と自宅職場とのコミュニケーション情報家電の遠隔操作連携操作省エネモニタリング e ラーニング遠隔健康管理ホームゲートウェイホームネットワークホームネットワークホームネットワークホームネットワークビデオオンデマンド新たなコンテンツビジネスストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術デジタル放送高精細画像の視聴録画ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ストレージメモリ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ユーザビリティ技術ネットワークを活用した新たな情報サービス車のインテリジェント化将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会将来の社会イメージとイメージとイメージとイメージとイメージとイメージとイメージとイメージと主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題主な技術課題

5 PC 10 PC TV 1 5

6 2010 4Gbps HDD HDD GB RAID TB TB 19 HDD 5 PC PC ~2 2007~8 1 DRM Digital Right Management 3 DRM HDD 3.5 HDD TV CF G HDD 1.0 HDD >10GB) <50$

7 HDD CD DVD GB 200Mbps ROM TB 1Gbps ROM TB 1Tbps 200GB 200Mbps HDD 2 DB LTO 200GB 7

8 400GB 800GB 1.6TB 1 1TB TB 40% 30 S/N Bs Bs FeCo 2003~4 Bs Bs Bs DTR DTR LSI 8

9 2005~6 GMR MR TMR TMR S/N CPP-GMR nm 10mV/um MR MR HDD HDD 2010 PC GB Mbps 2010 HDTV 1TB Mbps 1Gbps CD MO DVD NA NA NA NA Super-RENS Super-RENS PRIZM(Photorefractive Information Storage Materials Project) HDSS(Holographic Data Storage System Project) 9

10 ROM NEDO IST- FP6 Information Society Technologies Sixth Framework Programme AACS Advanced Access Content Sytem 128bit Revocation AACS HD DVD 10 MEMS ROM MEMS 2010 HDD 10

11 Bs 2.4 Bs 2.4 Bs / m 1 10 HDD LSI Hc nm NEDO /inch 2 11

12 MO ( ) MR MR TMR MR BMR 1000 MR nm 12

13 GB Mbps Super-RENS Super-REsolution Near-field Structure 3 Blu-ray Disk 2 50GB 50GB 2 ROM Blu-ray Disk 12cm 8 200GB GB HD DVD 2 32GB 2 ROM 30GB Super-RENS NA Super-RENS 4 ISOM nm C N 40dB 405nm LD NA GB ISOM 2004 RAM ROM GeSbTe AgInSnTe Ge(SbTe)+Sb 0.1 m CD RW GB 13

14 12cm 500GB 1TB 500Mbps 1Gbps 200Mbps HDD HDD TB Gbps ROM 2 ROM,WORM,RAM NTT Info-MICA Information-Multilayered Imprinted CArd 5 NEDO 100 1GB 14

15 ROM 25mm(W) 25mm(D) 2mm(T) ROM ROM 10GB MEMS MEMS IBM Zurich Millipede (PMMA) 1000 (VLSI-MEMS) HDD 1.14 Tb/in 2 IBM 2010 SD 2 Tb/in 2 13GB 30Mbps 5ms 300mW HDD MEMS GMR TMR 1 HDD TMR

16 Super-RENS TB 1Gbps 2010 HDD 16

17 17

18 Mbps 2005 Gbps Gbps 18

19 4 USB 19

20 Silicon Disc HDD Silicon Movie CPU DRAM DRAM NOR 128Mbit DRAM Mbit RAM FeRAM MRAM Mbit RAM FeRAM MRAM 2 PC 64Mbit RAM Mbit FeRAM MRAM / 20

21 SoC SoC ON OFF SRAM/DRAM On Off On NOR SRAM 21

22 NOR NAND Hot Electron NAND Silicon Audio 64Mbytes 2 Silicon Movie FeRAM 1T1C FeRAM DRAM 2004 FeRAM 64Mbit 1Mbit 6T4C FeRAM 10ns FeRAM DRAM SRAM 64Mbit FeRAM SoC FeRAM PRAM 1T-FeRAM FET DRAM SRAM MRAM MRAM M M M MRAM 22

23 MTJ Magnetic Tunnel Junction FeRAM M MRAM SoC M MRAM MTJ M G MRAM MRAM MTJ MRAM MTJ MTJ TMR V MgO MTJ TMR V MgO MTJ MRAM MgO MTJ MRAM IBM MgO MTJ MRAM MTJ MRAM MTJ M MRAM G MRAM IBM MTJ GMR A/cm 2 MRAM MTJ MTJ A/cm 2 TMR MgO MTJ MRAM Cornell NIST 23

24 PRAM PRAM 4Mbit FeRAM MRAM FeRAM MRAM PMC RAM Programmable Metallization Cell-RAM PMC RAM RAM 10 OFF/ON ON Organic Memory Organic Memory ( ) Al/AIDCN(50 nm)/al(20 nm) / AIDCN(50 nm) / Al (AIDCN 2-amino-4,5-imidazoledicarbonitrile) 0.2V ON/OFF RRAM Molecular Memory DRAM Molecular Memory 24

25 DRAM 10 CMOS Mbit DRAM Nanotube RAM Nanotube RAM ON/OFF / 2 100MHz(10ns) NOR NAND NOR 2007 NAND InterPoly MPEG2 16Gbit / 2010 MPEG2 10 FeRAM FeRAM 1T1C FeRAM 2007 MOCVD D 100Mbit FeRAM PC 6T4C FeRAM 1T1C FeRAM 25

26 2005 SRAM SRAM SRAM 6T4C FeRAM FPGA FeRAM T FeRAM 2009 / 10 PC MRAM M MRAM RIE) M G MRAM MTJ MgO MTJ MTJ MRAM T MTJ MRAM MTJ MRAM MgO MTJ G MRAM PRAM PRAM / 8Gbit PRAM bit/ 8bit/ 26

27 2006 FeRAM MRAM PMC-RAM FeRAM MRAM 10 RAM 1mA V Organic memory RRAM Molecular memory DRAM DRAM DRAM Nanotube RAM CVD 27

28 MRAM, FeRAM MRAM NEDO FeRAM 28

はじめに

はじめに Ⅰ 技術ロードマップ作成の考え方と高度情報通信 (IT) 社会の将来展望 IT 21 1 26 2,774 14 14 198 2,7 216 1,6 15 64 1995 217 7,592 1975 65 23 2,431 22 3,456 2 17 215 26 23 3 25 IT 1 QoL ( 千人 ) 14, 12, 1, 8, 生産年齢人口 (15~64 歳 ) 6, 4, 2, 195