Z2RAM、ゲルシンガー氏支援の新メモリがAI向け供給難に挑む

半導体業界は、パンデミック以降で最も厳しい局面にある。AIの急拡大でメモリ需要が空前の水準に達し、品薄と価格上昇がスマートフォンを含むあらゆる分野に及んでいる。この状況を変え得る技術として、インテル元CEOのパット・ゲルシンガー氏が後押しする「Z2RAM」が浮上した。

開発するのはゲルシンガー氏が支援するスタートアップのNagare Labsだ。同社によると、Z2RAMは市場を支えるSRAM、DRAM、NANDの長所を一つにまとめる狙いがある。SRAMは極めて高速でプロセッサーのキャッシュに使われるが、面積を取りコストもかさむ。DRAMは高密度だが低速で、NANDはSSDに使われ、多層の垂直構造による大容量が特長だ。

2トランジスタ構造と積層

従来のDRAMは1ビットの記憶に1個のトランジスタと1個のキャパシターを使う。Z2RAMは2個のトランジスタを用い、2個目のゲート容量に電荷を蓄えるため、独立したキャパシターが不要になる。アクセスのたびにデータを書き直す必要もないという。

NANDのような垂直積層を前提とし、酸化物半導体と3Dハイブリッドボンディングを用いる。SRAMの5倍超のビット密度を、ほぼ同等の帯域幅で実現できるとし、64MBのSRAMが入る面積に320MBのZ2RAMを収められるとしている。消費電力も大幅に抑えられるという。

AI需要への影響

AIアクセラレーターでは演算性能に加え、データを素早く移動・保持する能力が制約になる。プロセッサーの近くに高速メモリを多く載せられれば、先進モデルの実行に必要なチップ数を減らせる。Z2RAMは従来メモリを置き換えるものではないが、データセンターのアクセラレーター数を減らし、供給網の負荷を和らげる可能性がある。

ただし開発は初期段階だ。試作品は完成したものの、量産には10年ほどかかる見通しで、信頼性やインターフェース標準化の課題も残る。