Dynamic Random Access Memory

DRAM（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）

DRAM（Dynamic Random Access Memory）は、コンピュータや他のデジタル機器で使用される動的な半導体メモリの一種です。このメモリは、内部に小さなキャパシタを持ち、そこに電荷を蓄えることでデータを保持します。しかし、電荷は時間と共に漏れ出るため、定期的にリフレッシュ（再充電）を行わなければ情報が失われてしまいます。この特性から「ダイナミック」という名がついています。

DRAMの特性と利用法

DRAMはその動的な性質のため、常に電力を供給しつづける必要がありますが、SRAM（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ）に比べてはるかに大容量で、コストも低いため、広範囲な用途で利用されています。具体的には、コンピュータの主記憶装置やデジタルテレビ、デジタルカメラなど、多くの情報機器で主要な記憶装置として用いられています。

DRAMの歴史

DRAMの概念は1966年にIBMのロバート・デナード博士によって提案され、1967年には特許が出願されました。その後、1970年にはインテルが世界初のDRAMチップ「1103」を製造し、これが大ヒットとなりました。1970年代には、他のメーカーもデナードのシングルトランジスタセル技術を用いて、4キロビットのチップを量産し、ムーアの法則に基づくさらなる大容量化が進みました。

DRAMの構成と動作原理

メモリセル構造

DRAMのメモリセルは、それぞれ小さなキャパシタとトランジスタから構成されており、これを多数結集させたマトリックス状の構造を持っています。データはキャパシタの電荷の有無によって記録され、電荷がある場合は論理1、ない場合は論理0として扱われます。データを保持するためには、リフレッシュ操作が必要です。具体的には、データを読み出し再保存する方法で、主に1秒間に数回行われます。

アドレス指定とデータアクセス

DRAMのメモリセルへのアクセスは、行アドレス（ワード線）と列アドレス（ビット線）の組み合わせによって行われます。この際、行アドレスが指定されると、必要なデータを素早く読み出し、しかる後に同時にデータを書き戻す操作が行われます。この高速性を保つために、ページモードなどの技術も進化しています。

リフレッシュ機能

DRAMはリフレッシュが必須であり、これを定期的に行わないと内部の電荷は失われてしまいます。リフレッシュ動作は、全ての行に対して同時に実施される集中リフレッシュ方式と、数行ずつ行う分散リフレッシュ方式があり、これによってデータの安定性が確保されています。

リフレッシュ方法

リフレッシュを行う際のアドレス指定には、RASのみ指定する方法やCASを先に指定する方法があり、最近のDRAMでは自動リフレッシュ機能も備わっています。これにより、電源をオフにしているときでも、メモリバックアップ回路によって自動的にリフレッシュが行われます。

DRAM技術の進化

DRAM技術は常に進化しており、特に微細化や新しい構造が導入されています。例えば、スタック型やトレンチ型のメモリセル構造、オープンビット線技術などが挙げられます。また、冗長回路技術を使って不良箇所を補正する手法も確立されています。

DRAM業界の動向

メモリ市場は競争が厳しく、特にシリコンサイクルという市場の好不況サイクルに常にさらされています。近年来、Samsung、Micron、Hynixが市場シェアを占めており、技術革新や設備投資の効率化が求められています。これにより、DRAMは依然として多くの電子機器に不可欠な存在であり続けています。

結論

DRAMは、動的な特性を持ちながらも安価で大容量という利点を活かし、様々なデジタルデバイスで欠かせないメモリ技術です。今後の技術革新によって、さらなる進化が期待されます。

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