国際研究チームが次世代半導体の記憶容量と性能の限界を超え得る新技術を示した。半導体内部で電子の移動を状況に応じて調整するいわゆる「スマート出入口」構造を実装し、超大容量メモリー技術の競争力を一段と引き上げられると期待される。
カイストは20日、チョ・ビョンジン電気および電子工学部教授の研究チームが新素材を活用し半導体素子内の電子の流れを精密に制御する技術を開発したと明らかにした。今回の研究は12月の国際電子素子学会（IEDM）で発表され、サムスンが主催した第32回サムスンヒューマンテック論文大賞で大学部門の総合1位である大賞を受賞した。
3D V-NANDメモリーは、データを保存するセルを平面ではなく垂直方向に積層して記憶容量を高めた構造である。スマートフォンやSSDなどに使われるNANDフラッシュメモリーは、電源が切れてもデータを保持できるため代表的な不揮発性メモリーとされる。
しかし、既存のNANDフラッシュはデータの書き込みと消去の過程で速度が低下し、繰り返し使用に伴い性能が劣化する問題が継続的に指摘されてきた。
研究チームはこうした問題を解決するため、「ホウ素酸窒化物（BON）」という新素材を適用した。BONを適用した素子はデータ消去速度が従来より最大23倍向上し、数万回の反復駆動後も性能低下がほとんど現れなかった。
研究チームはこれを基に、1個のメモリーセルに5ビットを保存するペンタレベルセル（PLC）環境で、32個の微細な電圧状態をより精緻に区別することに成功した。その結果、素子間のデータ分布を従来より3倍以上精密に制御できた。PLCは保存効率に優れる一方で、高い精度と信頼性が必須の技術として知られている。
チョ・ビョンジン教授は「今回の研究は次世代超大容量メモリーの製造工程に直接適用できる独創的な技術だ」と述べ、「韓国が半導体分野で技術の超格差を維持するうえで大きな役割を果たすと期待する」と語った。
参考資料
IEDM（2025）、DOI: https://doi.org/10.1109/IEDM50572.2025.11353681