💾 応用編 第1章｜メモリ技術の構造と選定指針
Applied Chapter 1 | Memory Technologies – Structure and Selection Guidelines
🎯 章のねらい｜Chapter Objectives
| 🇯🇵 日本語 | 🇺🇸 English |
|---|---|
| - 各種メモリ（SRAM / DRAM / FeRAM / MRAM / NAND）の構造と動作原理を理解する | - Understand the structure and operation principles of SRAM, DRAM, FeRAM, MRAM, and NAND |
| - 速度・不揮発性・書換耐性・面積効率・消費電力などの評価軸を比較検討できる | - Be able to evaluate memory types across axes such as speed, non-volatility, endurance, area, power |
| - SoCにおけるメモリ統合・選定・接続方法を習得し、設計判断の基盤を築く | - Learn how to integrate, select, and interface memory in SoC design with a solid engineering foundation |
📚 節構成｜Chapter Structure
| No. | セクション名（日本語） | Section Title (English) | リンク |
|---|---|---|---|
| 1.1 | SRAM（Static RAM）：高速・揮発 | High-speed volatile memory for cache/registers | 📎 |
| 1.2 | DRAM（Dynamic RAM）：大容量・リフレッシュ必要 | High-density memory requiring refresh (e.g., DDR, LPDDR) | 📎 |
| 1.3 | FeRAM：強誘電体RAM・不揮発 | Non-volatile memory for low-power / analog-mixed LSI | 📎 |
| 1.4 | MRAM：磁気RAM・不揮発・高耐久 | Durable non-volatile memory (STT/SOT); eFlash replacement | 📎 |
| 1.5 | 3D NAND：大容量・不揮発・ストレージ用途 | Large-capacity flash for storage (eMMC, SSD, UFS, etc.) | 📎 |
🧠 設計観点のトピック｜Design-Oriented Topics
- 組込み（SRAM / FeRAM / MRAM）と外部（DRAM / NAND）メモリの構造的違い
➤ Structural differences between embedded and external memories - 速度・揮発性・耐久性・面積効率・電力によるトレードオフ分析
➤ Trade-off analysis among speed, volatility, endurance, area, and power - OpenLane / Sky130でのSRAMマクロ呼出・統合例
➤ SRAM macro instantiation via OpenLane (e.g., Sky130 PDK) - eMRAMによるeFlash代替検討 / FeRAMの混載SoC適用例
➤ Use cases of eMRAM as eFlash alternative and FeRAM in sensor SoCs - NAND向けFTL, ECC, 読み出し干渉対策などの制御回路設計
➤ NAND controller design including FTL, ECC, and read disturbance mitigation
🔗 他章・技術記録との接続｜Cross-Chapter and Archive Links
| 章・資料 | 内容 | 本章との関係 |
|---|---|---|
| 第4章：MOSトランジスタ特性 | MOSの動作原理と構造 | メモリセル（6T, 1T1C, MTJ等）理解の前提 |
| 第5章：SoC設計フローとEDAツール | 合成・PDK統合・配置配線 | SRAMマクロの設計・呼出に関与 |
| 第6章：テスト・パッケージ技術 | 書換耐久・リテンション・信頼性 | メモリ評価・不良解析との接続 |
| DRAM Startup Record (1998) | 1998年 DRAM立ち上げ記録 Startup record of 64M DRAM in 1998 |
DRAMセル構造と信頼性の実務課題と改善策 |
| VSRAM Development Record (2001) | 2001年 VSRAM開発記録 Development of pseudo SRAM in 2001 |
DRAM応用による擬似SRAMと歩留まり改善の教材化 |
| 0.18µm FeRAM Process Flow | 0.18µm強誘電体メモリ工程フロー Process flow of 0.18µm FeRAM |
FeRAM構造・混載SoC応用の理解と設計教育に有用 |
🧩 章のキーワード｜Keywords
SRAM, DRAM, FeRAM, MRAM, 3D NAND, PDK, Macro, Non-volatile, Endurance, FTL, ECC, Sky130
📌 補足情報｜Supplement
- 🔗 Open PDK examples: Sky130 PDK – Google/SkyWater
- 📄 Memory taxonomy references: ISSCC論文, JEDEC標準など
- 📘 NAND flash controller design: Error correction, FTL layering, wear leveling techniques
👤 著者・ライセンス｜Author & License
| 項目｜Item | 内容｜Details |
|---|---|
| 著者｜Author | 三溝 真一（Shinichi Samizo） |
| GitHub | Samizo-AITL |
| shin3t72@gmail.com | |
| ライセンス｜License | MIT License（再配布・改変自由） Redistribution and modification allowed |