📘 モバイル用疑似SRAM（VSRAM）技術アーカイブ (2001)
📘 Mobile Pseudo-SRAM (VSRAM) Technology Archive (2001)
1️⃣ 製品仕様と時代背景 / Product Specification & Historical Context
日本語 🇯🇵
2000年前後、市場は PC向け大容量DRAM から、急速に普及した 携帯電話向けモバイルデバイス へと移行した。
特にシャープでは、携帯電話への カメラ搭載 を企画し、その実現には 大容量かつ低消費電力のメモリ が不可欠であった。
このニーズに応え、2001年に 0.25 µm DRAMプロセスを流用、内部リフレッシュ制御を付加 した 疑似SRAM (VSRAM) を量産化。
- 特徴：DRAMセルベースだが、外部リフレッシュ不要でSRAMのように利用可能
- 拡張：動作温度保証を 80 °C → 90 °C に拡張し、モバイル仕様へ適合
当初歩留まりは 約30% に過ぎなかったが、市場投入を最優先 し量産を開始。
結果、VSRAMは 世界初のカメラ付き携帯電話 に採用され、モバイルメモリ史の転機となった。
English 🇺🇸
Around 2000, the market shifted from large-capacity DRAM for PCs to mobile devices driven by the cell phone boom.
At Sharp, the plan to add cameras to mobile phones required high-density, low-power memory.
In 2001, pseudo-SRAM (VSRAM) was mass-produced by reusing the 0.25 µm DRAM process with internal refresh control:
- Feature: DRAM-based cells, but usable like SRAM without external refresh
- Extension: Operating temperature expanded from 80 °C to 90 °C, tailored for mobile
Although the initial yield was only ~30%, production started to prioritize market entry.
VSRAM was adopted in the world’s first camera phone, marking a milestone in mobile memory history.
2️⃣ 初期課題と対策 / Startup Challenges & Solutions
🧪 課題① Pause Refresh Fail (Bin5)
🧪 Issue ① Pause Refresh Fail (Bin5)
| 項目 / Item | 日本語 🇯🇵 | English 🇺🇸 |
|---|---|---|
| 問題 / Problem | - リフレッシュ周期延長＋90 °C保証によりセル保持限界が顕在化 - 高温での ジャンクションリーク増大 が主因 |
- Extended refresh cycle + 90 °C spec exposed retention limit - Junction leakage at high T became dominant |
| 対策 / Countermeasure | 1. プロセス改善：プラズマアッシングを回避し、ウェット剥離（硫酸系）＋HF最小化 2. 電気設計：バックバイアスを −1 V → −3 V に強化 |
1. Process: Replace plasma ashing with wet strip + minimized HF 2. Design: Stronger back bias −1 V → −3 V |
⚡ 課題② Disturb Refresh Fail (Bin6)
⚡ Issue ② Disturb Refresh Fail (Bin6)
| 項目 / Item | 日本語 🇯🇵 | English 🇺🇸 |
|---|---|---|
| 問題 / Problem | - 短チャネル効果により、隣接WLアクセスでセルチャネル擾乱 - 90 °C で顕著に発生 |
- Short-channel effects: repeated adjacent WL access disturbed channels - Prominent at 90 °C |
| 対策 / Countermeasure | 1. CD管理強化：ゲート長ばらつきを低減 2. ドーピング最適化：Vth上昇でリーク抑制＋性能維持 3. 補助策：−3 V バックバイアス |
1. CD control: tighter gate length variation 2. Channel doping: tuned Vth to suppress leakage while keeping drive 3. Auxiliary: −3 V back bias helped disturb immunity |
📈 成果 / Outcome
| 項目 / Item | 日本語 🇯🇵 | English 🇺🇸 |
|---|---|---|
| 量産開始時 Yield | 約30%（市場投入優先） | ~30% (market entry prioritized) |
| 改善後 Yield | 継続改善で 80–90% 達成 | Improved to 80–90% |
| 信頼性 / Reliability | 高温保持・バーンイン合格 → 安定生産 | Passed retention/burn-in → stable production |
3️⃣ 次世代検討と断念 / Next-Generation Evaluation & Abandonment
🔬 0.18 µm VSRAM（NANYA/Toshiba）
🔬 0.18 µm VSRAM (NANYA/Toshiba)
| 項目 / Item | 日本語 🇯🇵 | English 🇺🇸 |
|---|---|---|
| 方式 / Type | トレンチキャパシタ方式 | Trench capacitor |
| 問題 / Problem | ジャンクション面積が大きく、90 °Cでリーク増大 → 保持不足 | Larger junction → retention fails at 90 °C |
| 結果 / Result | モバイル仕様不適合、採用断念 | Failed mobile spec, project abandoned |
🧠 MoSys 1T-SRAM（参考評価）
🧠 MoSys 1T-SRAM (Reference)
| 項目 / Item | 日本語 🇯🇵 | English 🇺🇸 |
|---|---|---|
| 特徴 / Feature | DRAMセル不要・リフレッシュ不要、ロジック互換 | No DRAM cells, no refresh, logic-compatible |
| 利点 / Pros | 低消費電力、組み込み適性 | Low power, good for embedded |
| 課題 / Cons | 設計ノウハウ難、性能レンジが中途半端 → 採用見送り | Hard design know-how, mid-tier specs → not adopted |
| 参考 / Ref. | MoSys_1T_SRAM_Links.md |
same |
4️⃣ まとめ / Overall Summary
日本語 🇯🇵
0.25 µm VSRAMは 酒田工場の技術移管DRAMを基盤に量産化 され、世界初のカメラ付き携帯電話 を実現する鍵となった。
一方、0.18 µmでは トレンチ型VSRAMが保持特性を満たせず断念。これは 1T-1Cセルをベースとする擬似SRAMの終焉 を象徴する出来事となった。
この経験は「DRAMを事業の柱にせず、先端技術吸収のビークルとして活用し、主力製品（LCDドライバ・ASIC・ロジックIC）へ展開」という戦略を後押しし、その知見は後続事業の競争力基盤となった。
English 🇺🇸
The 0.25 µm VSRAM was successfully mass-produced at Sakata Fab and enabled the first camera phone.
At 0.18 µm, trench-based VSRAM failed retention specs, marking the end of 1T-1C-based pseudo-SRAMs.
This reinforced Epson’s strategy: use DRAM as a vehicle to absorb advanced process know-how, then redeploy it into core products (LCD drivers, ASICs, logic ICs).
While memory business shrank, the process, design, and reliability knowledge became a cornerstone of later competitiveness.