フラッシュ・メモリの高速化技術と最新の不揮発性メモリの動向 ―― フラッシュの次を担うのは、フラッシュかそれとも...

● フラッシュ・メモリの基本的な使い方

　システムにおけるフラッシュ・メモリの使い方は2種類あります．一つはプログラム・コード格納用（主にNOR型）で，もう一つはデータ格納用（主にNAND型）です．以下にシステム構成例を挙げ，それぞれの特徴を述べます．

図1　フラッシュ・メモリを用いた組み込みシステムの構成例

（1）CPU＋RAM＋NOR＋NAND

　携帯電話やディジタル・スチル・カメラ，高機能のゲーム機などのマルチメディア機器では，内部にデータ格納用のNAND型フラッシュ・メモリを持っています．プログラムはNOR型フラッシュ・メモリから直接実行するか，電源投入時にRAMに転送（シャドウイング）してから実行されます．システムの構成例を図1（a）に示します．

（2）CPU＋RAM＋NOR

　ディスク・ドライブや，一部のプリンタ，電話機など，単機能の機器はNAND型フラッシュ・メモリを持っていません．プログラムは，NOR型フラッシュ・メモリから直接実行するか，RAMにシャドウイングしてから実行されます．NOR型フラッシュ・メモリはマスクROMに変わることもあります．システムの構成例を図1（b）に示します．

（3）CPU＋RAM＋NAND

　大容量のNAND型はビット・コストが安いので，携帯電話などマルチメディア機器では（1）の代わりにCPU＋RAM＋NANDの構成が用いられるようになってきました．プログラムは，NAND型フラッシュ・メモリからRAMにシャドウイングして実行されます．システムの構成例を図1（c）に示します．

（4）CPU＋NOR

　大きなワーク・メモリを必要としないシステムにおいては，さらに外付けのRAMを省略することも考えられます．この場合，システム構成としては図1（d）のようになります．NOR型フラッシュ・メモリのデータ転送速度がシステム性能に直接影響します．できるだけ高速なNOR型フラッシュ・メモリを使いたいところです．

　携帯電話やディジタル・スチル・カメラなどのマルチメディア機器では，ビット単価の安い大容量のNAND型フラッシュ・メモリの搭載が適しています．これらの用途ではもともと大容量のRAMを搭載しています．シャドウイングに必要な大容量DRAMによるコスト増加はほとんどありません．このため大容量のデータを扱うシステムでは，（3）の構成に集約されていくものと考えられます．

　一方，各種モジュールや家電製品，ディスク・ドライブなどでは，フラッシュ・メモリに格納する内容の大半がプログラムです．容量は1Mビットから16Mビットのものが中心となります．市販されているNAND型フラッシュ・メモリの多くは，容量が数百Mビット～数Gビットであり，しかもコントローラやシャドウイング用のRAMの領域が必須になります．大容量のデータを扱わないシステムではNAND型を使うコスト・メリットはありません．このため今後も（2）CPU＋RAM＋NORおよび（4）CPU＋NORの構成が使われ続けることになると予想されます．

　また，NOR型フラッシュ・メモリにはパラレル・タイプ（以下NOR型パラレル・フラッシュ・メモリ）とシリアル・タイプ（以下NOR型シリアル・フラッシュ・メモリ）があります．

　NOR型シリアル・フラッシュ・メモリはピン数が少ないため，基板実装のコストが節約できます．接続されるCPUのピン数も少なくなるので，CPU上のI/Oの数も節約できます．これによりCPUのパッケージ・コストやチップ面積を削減できる可能性があります．NOR型パラレル・フラッシュ・メモリとNOR型シリアル・フラッシュ・メモリのパッケージ寸法と形状を図2に，少ピン・パッケージのNOR型シリアル・フラッシュ・メモリの例を写真1に示します．

図2　パラレル･フラッシュ・メモリとシリアル・フラッシュ・メモリ

写真1　少ピン・パッケージのNOR型シリアル・フラッシュ・メモリの例