NAND型フラッシュメモリー

最終更新日 2023年09月21日

NAND型フラッシュメモリーとは

基礎

NAND型フラッシュメモリーとは、1987年に東芝が開発したフラッシュメモリーの一種です。ナンドガタ・フラッシュメモリーと読みます。NANDフラッシュメモリーと呼ぶ場合もあります。

下記の出典を基にNAND型フラッシュメモリーの特徴等について記載します。

NAND型フラッシュメモリーのNANDとは

NANDはNOT ANDと呼ぶ場合もあり、否定的論理積のことです。否定的論理積とは、論理演算の一種です。論理積とは計算結果が逆です。2つの入力値が真(1)の場合のみ計算結果が偽(0)です。真(1)と偽(0)、偽(0)と偽(0)、これらの場合は計算結果が真(1)です。

NAND型フラッシュメモリーの由来

NAND型フラッシュメモリーのメモリーセルの形状が、NAND型の論理回路に類似しているのでNAND型フラッシュメモリーと呼びます。

NAND型フラッシュメモリーのメモリーセル

NAND型フラッシュメモリーのメモリーセルとは、NAND型フラッシュメモリーを構成している要素です。メモリーセルでは1ビットのデータを記憶しますが、複数ビットのデータを記憶するメモリーセルもあります。

メモリーセルに絶縁体に囲まれた浮遊ゲートがあります。浮遊ゲートに蓄積した電子量を基に1ビットまたは複数ビットのデータを識別します。浮遊ゲートに電子を注入したり流出したりすることによって、データの書き込みやデータの消去を行います。絶縁体の浮遊ゲートに電子を閉じ込めておけるので、電源供給がなくてもデータを保持できます。

NAND型フラッシュメモリーの配線

碁盤の目のように配線したビット線とワード線の交点にメモリーセルがあります。ビット線とは、メモリーセルに対しデータ信号の送受信を行うために使用する信号線です。ワード線とは、データ信号の送受信を行う対象のメモリーセルを指定する信号の送受信を行うために使用する信号線です。

NAND型フラッシュメモリーでは、一定のメモリーセルがビット線に対して直列に接続されています。NOR型フラッシュメモリーでは並列に接続されています。このような配線の違いにより、NAND型フラッシュメモリーの方が単位面積当たりのメモリーセルの数を多くでき、同じ面積ならNOR型フラッシュメモリーの2倍程度の容量を確保できます。

NAND型フラッシュメモリーの特徴

NAND型フラッシュメモリーは不揮発性メモリーです。不揮発性メモリーとは、記憶したデータの保持に電源供給が不要なメモリーです。

NAND型フラッシュメモリーには、高い集積度で安価に大容量化できる、低消費電力かつ高速なデータ書き込みとデータ消去ができる、ランダムなデータ読み込み速度が遅い、以上の特徴があります。

NAND型フラッシュメモリーはデータ書き込みとデータ消去が低消費電力かつ高速な理由

NAND型フラッシュメモリーではトンネル方式で浮遊ゲートに電子を注入するので、データ書き込みとデータ消去が低消費電力かつ高速です。トンネル方式とは、一定の電圧をかけると電子が絶縁体を通り抜けるトンネル効果を利用した電子注入方式です。

NOR型フラッシュメモリーではホットエレクトロン方式で浮遊ゲートに電子を注入します。ホットエレクトロン方式とは、電子を電界で加速し、電子に高いエネルギーを持たせて絶縁体を乗り越えさせる電子注入方式です。ホットエレクトロン方式では、データ書き込みとデータ消去が高消費電力かつ低速です。

NAND型フラッシュメモリーはランダムなデータ読み込み速度が遅い理由

NAND型フラッシュメモリーでは、ビット線に対して直列に接続された一定のメモリーセルをページとします。ページのサイズが256バイトまたは512バイトです。ページ単位でデータ読み込み可能なので、ランダムなデータ読み込み速度が遅いです。

NOR型フラッシュメモリーでは、メモリーセルがビット線に対して並列に接続されています。バイト単位でデータ読み込み可能なので、ランダムなデータ読み込み速度が速いです。

NAND型フラッシュメモリーを採用するもの

SSD、メモリーカード、USBメモリー、ノートパソコン、タブレット、スマートフォン、携帯電話、携帯音楽プレーヤー、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等がNAND型フラッシュメモリーを採用しています。

出典

・NAND型フラッシュメモリー - 意味・説明・解説 : ASCII.jpデジタル用語辞典(2010/04/16更新記事)
・NAND型フラッシュメモリ - 意味・説明・解説 : ASCII.jpデジタル用語辞典(2011/05/06更新記事)
・NAND型フラッシュメモリ鈴木直美の「PC Watch先週のキーワード」(2000/10/06公開記事)
・NAND型フラッシュメモリー | 時事用語事典 | 情報・知識＆オピニオン imidas - イミダス(2013/03公開記事)

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