韓国電子通信研究院（ETRI）は4月14日、キャパシタを使わずにデータを保持できる次世代DRAM構造を実証したと発表した。ディスプレイ向けに使われる酸化物半導体トランジスタ（TFT）を活用した「2T0C（2-Transistor-0-Capacitor）」方式で、低消費電力かつ高集積のメモリ実装に向けた可能性を示した。

今回開発したのは、いわゆる「キャパシタレスDRAM」に当たる構造だ。AIやデータ中心型コンピューティングの進展で、メモリには高集積化と消費電力の抑制が一段と求められており、ETRIは今回の成果を次世代メモリ技術の選択肢として位置付けている。

従来のDRAMは、トランジスタ1個とキャパシタ1個で構成する「1T1C」構造が主流だ。キャパシタが電荷を蓄える役割を担うが、微細化が進むにつれてキャパシタ形成は難しくなり、工程の複雑化や消費電力の増加が課題となっていた。

研究チームは、リーク電流が小さく、電荷保持特性に優れる酸化物半導体に着目した。材料にはアルミニウム添加インジウム・スズ・亜鉛酸化物（ITZO）を採用。亜酸化窒素（N2O）プラズマ工程で素子内部の欠陥を制御し、リーク電流を抑えた。あわせて、読み出し用トランジスタのチャネル幅とチャネル長の比（W/L）を最適化し、電荷保持特性を高めた。

その結果、データ保持時間は1000秒を超えた。「0」と「1」を識別できる範囲を示すメモリウィンドウも約13倍に拡大した。ETRIは、これにより従来より長時間かつ高精度のデータ保持が可能になったとしている。

ナム・スジ、ETRIフレキシブル電子素子研究室博士は、「ディスプレイ分野で発展してきた酸化物半導体技術を、次世代メモリ素子にも適用できることを確認した」とコメントした。その上で、「今後は3次元半導体集積技術や低消費電力コンピューティングシステムの実現に重要な役割を果たすことが期待される」と述べた。

今回の研究には、UST科学技術連合大学院大学 ETRIキャンパスの修士課程学生が第1著者として参加した。研究は、韓国産業通商資源部の「無機発光ディスプレイ技術開発事業」と「ETRI新概念先行研究事業」の支援を受けて進められた。