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平成１１年６月１７日

世界最高速のアクセス時間を実現する新型SRAMの試作に成功

−バイポーラトランジスタとMOSトランジスタを融合した新型回路により、 当社従来品比約1/2のアクセス時間550ピコ秒を実現−

日立製作所は、このたび、世界最高速のアクセス時間550ピコ秒(1ピコ：1兆分の1)を実現するSRAMを試作 しました。今回のSRAMは、高速性に優れた「バイポーラトランジスタ」と高集積化に適した「MOSトランジス タ」を融合した新型回路で構成しており、0.2μｍの微細加工技術により、当社従来品の約1/2サイズとなるセ ル面積12平方μｍで、約2倍の動作周波数900メガヘルツを実現しています。 　今後、メインフレームなどのコンピュータ製品に本SRAMを搭載することで、飛躍的な性能の向上が期待で きます。 　現在、メインフレームの記憶部では、大量の情報を記憶するために用いられる集積度の高いDRAMと、情報 を高速に伝達するアクセス時間の短いSRAMの2種類のメモリが使用されていますが、今後メインフレームの高 性能化を追求する上では、SRAMの性能向上が必要不可欠となっています。 　当社では、これまで、高速性が優先される「周辺回路」にはバイポーラトランジスタを、小型化が必要な 「メモリセル」にはMOSトランジスタを使ったSRAMを開発し、現在のメインフレーム「MP-5800シリーズ」 に採用してきました。しかし、現行のSRAMでは、高集積化するためにMOSトランジスタを微細化すると、MOS トランジスタの耐圧が低下するため、原理的に、大きな電圧を発生するバイポーラトランジスタを周辺回路 に使用できないという課題が発生します。つまり、メモリセルを小型化すると、高速なバイポーラトランジ スタが使用できなくなり、一方で、高速性を重視すると高集積化が不可能になってしまいます。 　そこで、当社の中央研究所とデバイス開発センタは、MOSトランジスタとバイポーラトランジスタの双方の 特徴を最大限に発揮できる新しい回路を開発し、その回路を採用した超高速・高集積な新型SRAMを試作しま した。 　新型SRAMの特徴は以下の通りです。 (1)微細化を実現するために、メモリセル部(MOSトランジスタ)と周辺回路(バイポーラトランジスタ)との間に 　　「電圧変換回路」を内蔵した新規回路を導入しました。この電圧変換回路は、バイポーラトランジスタが 　　発生する大きな電圧を小さな電圧に変換するため、耐圧の低下を気にすることなくMOSトランジスタを微細 　　化することができます。また、電圧変換回路自体をバイポーラトランジスタで構成することにより、電圧 　　の変換を高速に行います。 (2)動作周波数を向上するために新しい「モード切り換え方式」を開発しました。この方式は、メモリセルを接 　　続する信号線(ビット線)の負荷をバイポーラトランジスタで構成しました。バイポーラトランジスタの非線 形性(抵抗素子のように電流と電圧が正比例しない)を利用し、「書き込みモード」と「読み出しモード」 　　での電流値の違いにより、インピーダンス(抵抗値)が自動的に切り換わるようにします。このため、従来 「書き込みモード」と「読み出しモード」を切り換えるために必要であった時間を削減できます。 　 　これらの技術を用いて試作したSRAMは、当社従来品と比較して約1/2以下となる世界最高速550ピコ秒のア クセス時間やメモリセル面積、さらに約2倍となる900メガヘルツの動作周波数を実現しました。 　高速性と高集積性を合わせ持つ今回のSRAMは、今後の超高速・高集積メモリに新しい途を開き、メインフ レームの高性能化を一層促進する有力な技術として期待できます。 　なお、この新型SRAM技術の詳細については、6月17日(木)から京都で開催される「1999 Symposium on VLSI Circuits」において発表する予定です。 ＜今回開発したSRAMの性能比較＞ 今 回 従 来 アクセス時間 550ピコ秒 1,200ピコ秒 動作周波数 900メガヘルツ 500メガヘルツ メモリセル面積 12平方μｍ 30平方μｍ 集積度 1メガビット 72キロビット 消費電力 42.7ワット 3.3ワット プロセス技術 0.2μｍ BiCMOS 0.3μｍ BiCMOS 発表時期 1999年 Symposium on VLSI Circuits 1994年 Symposium on VLSI Circuits 　　　　　　　以 上

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