メモリICとは
メモリICとは、プロセッサを使ったシステムにおいて、データの記録を担う半導体デバイスです。
メモリICは大別するとROMとRAMがあります。ROM (英: Read Only Memory) は、製造時に書き込まれたデータを読み出すことに限定されたメモリです。ただし、EEPROMやフラッシュメモリなどデータの書き替えが可能なデバイスもROMに含まれます。
メモリデバイスを駆動する電源が切れても保存されているデータは消えずに維持されているので、繰り返し読み出すことが可能です。RAM (英: Random Access Memory) は、高速にデータの書き込み/見出しができるメモリです。記録されたデータはメモリデバイスを駆動する電源が切れると消えてしまうため、一時的なデータ保存の用途に限定されます。
また、構造的にはSRAM (英: Static Random Access Memory) と集積度を高められるDRAM (英: Dynamic Random Access Memory) があります。
メモリICの使用用途
メモリICはプロセッサと組み合わせて、プログラムデータの格納や演算処理中のデータ保持などに使われます。携帯電話やタブレット端末、パソコンからメインフレームに至るまで、プロセッサを搭載した機器やコンピュータには必ずメモリICが搭載されています。
一般的に、ROMにはプログラムデータが収納されていて、プロセッサはそのプログラムデータに沿ってさまざまな処理を進めます。その際、一時的に保存しておくデータや情報はRAMに書き込みます。また、RAMのデータは頻繁に書き換えれるため、高速に動作することが重要です。
ROMの一部に分類されるEEPROMは、特に電子機器で調整データなどを書き込んでおく目的でも利用されます。フラッシュメモリは、大きなメモリ容量が実現できる上、データ書き換えが可能なROMである特徴を活かして、メモリカードやSSD (英: Solid State Drive) の記憶素子として使われています。
メモリICの原理
メモリICは、一般に多くの記憶素子が整然と並べられた記録エリアと、個々の記憶素子のデータを指定するアドレスライン、記憶素子のデータを外部に伝えるための信号出力ライン、外部からデータを入力するための信号入力ラインを備えたものです。
メモリICと組み合わせて使われるプロセッサは、メモリICのデータ記録エリアの管理も担っているため、必要なデータを読み出す際は、アドレスラインを操作してその記憶素子のデータを信号出力ラインに出力させます。また、メモリに記録するデータは、アドレスラインを操作して記録素子を指定し、信号入力ラインにデータを転送します。
上記がメモリICへの信号の読み出しや書き込みを行う流れです。ただし、メモリICの内部回路構成や駆動方法は、種類により全く異なります。
メモリICの種類
メモリICはROMとRAMに大別できますが、それぞれいくつかの種類があります。
1. ROM
マスクROM
マスクROMは、書き込むデータに応じて専用のマスクを製作し、それを使ってデバイス製造工程でデータが書き込むものです。したがって、書き込まれたデータは変更できません
PROM (英: Programmable Read Only Memory)
PROMは、書き込み/消去が可能なROMを指し、電源を切っても記憶内容が保持されるROMの1種です。1980年頃にはEPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) と云われるデバイスが良く用いられました。
これはフローティング・ゲートを有するMOSFETのアレイ構造であり、専用の書き込みツールを使ってデータを書き込むものです。しかしながら、データ消去時に紫外線を照射する必要があることから、現在ではほとんど使われていません。
代わって、EEPROM (英:Electrically Erasable PROM) とフラッシュメモリが使われています。何れもコントローラからの制御信号を受けて書き込み/消去が可能ですが、フラッシュメモリは特に大きな記憶容量が実現できる構造であることから、メモリカード等に盛んに使われるようになりました。
なお、MOSFETのフローティング・ゲートに注入された電荷の有無によりデータの0/1が決まりますが、その電荷の注入や消去はトンネル効果を利用するので、IC内部に高電圧電源回路が組み込まれています。
2. RAM
SRAM
SRAMは記憶素子にフリップフロップ回路などを利用し、一度記録した内容は電源が供給されている限り保持され続けるという特性があります。後述のDRAMのようなリフレッシュ動作が不要なため、同規模のメモリ容量のDRAMより消費電力が少ない上、高速な読み出し/書き込みが可能です。
しかし、記憶素子の構造が複雑なため高密度化は難しく、製造単価が高額になります。したがって、省電力性や高速性が重視される用途に適しており、例えば、コンピュータ内部でプロセッサーとメイン・メモリの中に配置される高速キャッシュメモリとしてよく利用されます。
DRAM
DRAMはトランジスタとコンデンサーを1個ずつ利用してデータを記録する仕組みです。即ち、コンデンサーに電荷が有り/無しの状態をデータ0/1に定義して記録します。なお、コンデンサーに電荷を蓄積するスイッチとしてトランジスタが作用します。
回路構成が簡単なので、集積度を高くすることができますが、スイッチがOFF状態であってもコンデンサーから徐々に電荷が漏れてしまうため、データの上書を定期的に行って電荷の漏れによるデータ化けを防いでいます。これをリフレッシュ動作と呼びますが、DRAM特有の機能です。
参考文献
https://search.yahoo.co.jp/search?ei=UTF-8&fr=crmas&p=SDRAM%E3%81%A8%E3%81%AF