フラッシュメモリは28nmで行き詰まり、それ以上微細化できなくなっている。そしてチップメーカーが先進ノードへとさらに踏み込む中、新しい世代の不揮発性メモリ技術がその溝を埋めようとしている。しかし、候補技術は単一の王座を争っているわけではない。浮かび上がってきたのは共存の構図だ。異なるメモリが異なる役割を担うのである。
Semiconductor Engineeringによる不揮発性メモリの状況分析によると、MRAM（磁気抵抗RAM）とRRAM（抵抗変化RAM）がそれぞれ異なるユースケースを担い、優勢になる可能性が高い。一方、PCRAM（相変化RAM）は取り残されつつある。
MRAMは、永続的なワーキングメモリ向けの高速・高耐久オプションとして位置づけられている。自動車システム、宇宙電子機器、エッジAIなどが想定用途だ。読み出し速度は約10ピコ秒で、SRAMに近いが不揮発性という利点がある。大手MRAMベンダーのEverspinは、エッジAIに特に期待を寄せており、EverspinのSean Dougherty氏は「MRAMはエッジAIに大きく貢献するだろう」と述べている。この技術にはいくつかの種類がある。トグルMRAM（最も古く、Everspinが商品化）、STT MRAM（現在の主流）、SOT MRAM（商品化までまだ数年）で、それぞれ速度、耐久性、ビットセルサイズのバランスが異なる。
一方RRAMは、コスト重視の汎用組み込みアプリケーションを対象としている。特殊な材料や専用ツールを必要としないため、標準的なCMOSプロセスに統合しやすい。InfineonはTSMCと協力し、175℃で1,000時間を超える保持特性、25万回のコード変更に耐える耐久性、15.2ナノ秒の読み出し速度を実証している。主な役割はIoTマイコン、PMIC設定メモリ、ファームウェアストレージである。
「RRAMは一般的に、IoTマイコンのファームウェアストレージなど、汎用組み込み不揮発性メモリとしてターゲットされています」とUMCのSuhail Zain氏は述べている。
かつて有望な候補だったPCRAMは停滞している。finFETノードで商用の組み込みPCRAM製品は存在せず、SynopsysはPCRAMコンパイラに対する顧客需要がないと報告している。「PCRAMはプレーナCMOS技術では市場に出ています。しかし、PCRAMをfinFETノードに持ち込む活動は観察されていません」とInfineonのRobert Wiesner氏は指摘する。
この変化は、チップ設計の実用的な現実によってもたらされている。フラッシュメモリ（NOR型）は28nm以下でますます複雑な集積化を必要としており、TSMCなどのファウンドリはMRAMを6nm、RRAMを12nmまでサポートしている。両技術とも、バックエンド・オブ・ラインのマスクを数枚追加するだけで済むため、既存の先端CMOSフローへの統合は容易である。
MRAMとRRAM以外にも、2つの古い技術が再び注目を集めている。強誘電体RAM（FeRAM）は極めて高い耐久性と低い書き込み電力を提供する。電流は不要で、強誘電体容量にかかる電圧のみが必要である。CEA-Letiは最近、原子層堆積法で成膜したCMOS互換材料であるハフニウムジルコニウム酸化物を用いて22nmのFeRAMを実証し、従来の130nm限界を超えるスケーリングへの扉を開いた。「情報を絶えず書き込み、不揮発性の方法で保存したい場合、FeRAMは非常に魅力的です」とCEA-LetiのLaurent Grenouillet氏は述べている。
そして、スタートアップQuinasが開発したUltraRAMと呼ばれる新技術は、III-V族化合物半導体浮遊ゲートと三重障壁ヘテロ構造による量子共鳴トンネリングを利用している。Quinasは、10,000年以上の extrapolated 保持特性、1,000万サイクル後の劣化なし、20nmでDRAMに匹敵するスイッチング速度を主張している。この技術は当初、特殊な低容量アプリケーションをターゲットとしており、2029年頃にはより広範なDRAM代替ビジョンが期待されている。
当面、単一のメモリ技術がフラッシュとDRAMの両方を置き換えることはない。代わりに、設計者は組み合わせて使用する。電力損失後もデータを保持する必要があるワーキングメモリにはMRAM、低電力デバイスの組み込みストレージにはRRAM、そしてコスト効率の良い既存の主力技術（NAND、DRAM、SRAM）をそれぞれ適材適所で用いることになる。
出典：“New Nonvolatile Memory Winners Emerge”（Semiconductor Engineering、2026年7月16日）
雅子 訳