全国高校eスポーツ選手権運営の舞台裏。06:00)NANDフラッシュメモリは不思議なメモリである。半導体メモリでありながら、その応用分野はストレージ(外部記憶)から始まった。それも民生用機器からだ。具体的にはデジタルスチルカメラの記憶媒体(メモリカード)として普及が始まった。デジタルスチルカメラは既存の銀塩写真カメラを急速に置き換え、銀塩写真フィルムという記憶媒体をマイナーな存在へと押しやった。メモリカードに続き、PCのUSBメモリとしてNANDフラッシュメモリが普及していった。USBメモリは簡単に持ち運べる大容量の記憶媒体として、フロッピーディスク(FD)や光磁気ディスク、相変化型光ディスクなどを置き換えた。今やこれらのディスク型記憶媒体を見かけることは、極めて稀だ。スマートフォンやメディアタブレットなどのストレージではほぼ100%が、NANDフラッシュメモリである。モバイル分野でNANDフラッシュは確固たる地位を占めた。PCではSSDが登場し、PCでこれまでストレージの主役だったHDDを置き換え始めた。NANDフラッシュメモリの普及を支えたのは、急速なビット単価(記憶容量当たりの価格)の低下と大容量化である。2004年~2008年のわずか4年間に、ビット単価は100分の1と急降下した。一方で記憶容量ベースの出荷量は102倍と爆発的に成長した。シリコンダイ当たりの最大記憶容量は4倍に増加した。2004年~2008年のNANDフラッシュメモリ。記憶容量当たりの価格は100分の1に低下し、記憶容量ベースの出荷量は102倍に増加した。Softwareが示したスライドからこのように振り返ると、NANDフラッシュメモリの商用化と普及の歴史は順風満帆に見える。2011年~2012年頃は、NANDフラッシュメモリ業界には閉塞感が漂っていた。ビット単価の低減と記憶容量の拡大が行き詰まりを見せていたからだ。NANDフラッシュ業界が過去に抱えていた閉塞感NANDフラッシュメモリは微細化を急速に押し進めることで、ビット単価を急激に下げてきた。2001年ころは、DRAM(半導体メモリでは最も微細な加工技術を採用している製品)よりも緩やかな微細加工技術をNANDフラッシュは使用していた。それが、2007年頃にはDRAMとほぼ同じ水準の微細加工技術を採用するようになった。2011年頃にはDRAMよりも微細な加工技術を、NANDフラッシュメモリは導入するようになっていた。言い換えると、半導体メモリではNANDフラッシュが最先端の微細加工技術を使用するようになっていた。ここで微細化を妨げる大きな問題が浮上した。隣り合うメモリセルの間で電気的な干渉が発生し、時間が経過するとメモリセルの電荷量が変化していくという問題である。この問題は、微細化とともに悪化する。微細化により、隣接するメモリセル間の距離が短くなるからだ。隣接セル間の距離が短くなると電気的な干渉は強まり、メモリセルが格納した電荷(データ)の変化が早まる。微細化を牽引してきたリソグラフィ(露光)技術が、行き詰まりを見せ始めた。最先端の露光技術は、ArFレーザーを光源とする液浸露光技術(ArF液浸露光)である。微細化を強力に進めた結果、NANDフラッシュメモリではArF液浸露光では解像できないくらいに微細なパターンを加工する必要が出てきた。そこで登場したのが、マルチパターニング技術である。マルチパターニングでは、1つの回路パターンをいくつかのブロックに分割し、露光を繰り返すことによって1回の露光では解像できなかった微細なパターンの解像を可能にする。マルチパターニング技術の導入によって解像度は劇的に向上する。原理的には、露光の回数を増やすごとに解像度が高まるからだ。2回露光(ダブルパターニング)では解像度は2倍に、4回露光(クオドパターニング)では解像度は4倍になる。そこでNANDフラッシュメモリでは、マルチパターニングを採用することで微細化をさらに進化させた。1Xnm世代のNANDフラッシュではダブルパターニングはもちろんのこと、一部の層ではクオドパターニングを採用するようになっている。マルチパターニングには、生産性(スループット)が大きく低下するという弱点がある。スループットの低下は、製造コストの上昇を意味する。闇雲にマルチパターニングを導入することは難しい。暗いトンネルに入り込んだ2010年のNANDフラッシュ隣接メモリセル間の干渉問題と露光技術のコスト上昇問題。この2つが、NANDフラッシュメモリの高密度化と大容量化を阻む、大きな壁となっていた。最先端半導体チップの国際学会であるISSCCの発表を見ていくと、シリコンダイ当たりの最大容量は128Gbitである。この数字は2012年~2015年の間、変わっていない。最大容量が3年に渡って変化しないなどということは、それまでにはなかったことだ。2012年以前には、毎年のように最大容量を塗り替えてきたのだ。記憶容量が16GbitのNANDフラッシュメモリがISSCCで初めて発表されたのは、2008年のことである。次の世代である32GbitのNANDフラッシュがISSCCで初めて発表されたのは翌年(2009年)である。次の世代、64GbitのNANDフラッシュがISSCCで初めて発表されたのは、2011年だ。3年で最大容量は4倍に急増している。このような容量拡大が、NANDフラッシュメモリ業界の繁栄、つまり、市場の高い成長を支えていた。国際学会ISSCCで発表されたNANDフラッシュメモリの記憶容量の年次推移。縦軸の数字の単位は「Gbit」。高密度化と大容量化が止まることは、NANDフラッシュメモリの活気に溢れた高成長が、近い将来に終わることを意味する。