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DRAMの終焉――消えないメモリがもたらす大変化

佐藤一郎 [国立情報学研究所・教授]
【第3回】 2013年5月9日
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 ITの面白いところであり、怖いところは新しい技術により、これまで培われてきた技術が無用化することや、逆に思いもよらない応用が広がるところです。

 そうした大きな変化を起こしうる技術として、不揮発性メモリがあります。これまでのコンピュータではDRAMをメモリ(主記憶)として広く使ってきましたが、そのDRAMが技術的限界を迎えつつあり、次世代メモリ技術として不揮発性メモリが注目されています。

 ここで重要なことはDRAMが不揮発性メモリに変わることは、単にメモリの実装技術の変化にとどまらないことです。つまり、コンピュータのハードウェアはもちろん、OSからアプリケーションまで一変させてしまう可能性を秘めています。

 そこでコンピュータのメモリがDRAMから不揮発性メモリに変わることの影響を考えていきましょう。ただ、その影響は大きくかつ広範囲なので、一回では説明し切れません。このため、二回に分けて説明することをお許しください。

 なお、あくまでもDRAMから不揮発性メモリへの移行による影響を考えることが、今回の目的なので、不揮発性メモリそのものの詳しい技術的な説明は割愛します。

DRAMに迫る技術的限界

 簡単にメモリ技術の現状を復習しておきましょう。

 PCやスマートフォンを含む、多くのコンピュータは主記憶、つまり処理に直接利用するメモリとしてDRAMと呼ばれる半導体メモリを使っています。DRAMはキャパシタと呼ばれる、ある種のコンデンサに電荷を貯めることで情報を保持します。でも、キャパシタに貯めた電荷はほっておくと逃げていってしまいます。だからコンピュータは非常に短い間隔、数から数十マイクロ秒単位でDRAMに電力を供給して電荷を補充しており、その消費電力は少なくありません。

 また、コンピュータの電源が切れるとDRAMへの電荷補充ができなくなり、DRAMの中に記憶した情報が消えてしまいます。このように電源が切れると情報も消えるメモリを揮発性、消えないメモリを不揮発性と呼びます。

 さて、いまDRAM技術で問題になっているのはメモリ容量を増やすのが難しくなっていることです。一般にメモリ容量を増やすには、(1)半導体チップと呼ばれる半導体回路の面積を広くして、メモリ回路の数を増やす方法と、(2)半導体回路を細かくする、つまり微細化によって同じ半導体面積でもたくさんのメモリ回路を入れる方法があります。

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佐藤一郎[国立情報学研究所・教授]

国立情報学研究所アーキテクチャ科学系教授。1991年慶応義塾大学理工学部電気工学科卒業。1996年同大学大学院理工学研究科計算機科学専攻後期博士課程修了。博士(工学)。1996年お茶の水女子大学理学部情報学科助手、1998年同大助教授、2001年国立情報学研究所助教授、を経て、2006年から現職。また、総合研究大学院大学複合科学研究科情報学専攻教授を兼任。
専門は分散システム、プログラミング言語、ネットワーク。


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分散システムの研究を核としつつ、ユビキタス、ID、クラウド、ビッグデータといった進行形のテーマに対しても、国内外で精力的に発言を行っている気鋭のコンピュータ・サイエンス研究者が、社会、経済、テクノロジーの気になる動向について、日々の思索を綴る。

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