図1　��(d┛ng)相関電子材料を使ったメモリダイオードとアクセストランジスタ　出�Z：Cerfe Labs

��(d┛ng)相関電子�Uは、電子軌�O(p┴ng)の相互作��を�W(w┌ng)��するという、古くから�w���駘�学で���Uづけられた分野である。クーパー�瓦鮠W(w┌ng)��する高�a(b┳)��電導の材料や、��(d┛ng)磁性��、反��(d┛ng)磁性��などの�H元�U材料で見られる。��に���ゞ����┣��颪粃~機分子�w��などの材料が研�|����(j┫)となっている。Armは5�Q間、このCeRAMについて研�|を�_ねてきており、このほどCerfe Labsを独立して新たに��業させた。

Cerfe Labsは、��(sh━)テキサス�Ε�ースチンに本社を��き、経営陣も��まっている。共同経営�vは4�@おり、CEOのEric Hennenhoefer��(hu━)、CTOのGeg Yeric��(hu━)、OperationsのVPとなるKim Asal��(hu━)、研�|�靆腓�VPのLucian Shifrer��(hu━)の4�@がチームを率いる。10月1日現在で、これまでの研�|から150�P以�屬���(sh━)国����を�D�u(p┴ng)している。

CeRAMの��長は、低コスト、高�]スイッチ、低電圧、低電流、CMOSプロセスでの集積性、ディスターブ耐性に��(d┛ng)い、などがある（参考�@料2）。低コストとは、CMOSプロセスが終了後、�H層配線プロセスの��中に形成できるため。加えて、CMOSは3nmプロセスまで縮小でき、�H値化が可�Δ如�極性を�eたないためメモリセルを積み�_ねる3次元化も可�Δ任△襪箸いΑ�

高�]スイッチングが可�Δ任△襪箸靴討癲∈�の材料で実証実�xした限り、読み出し・書き込みとも4ns��度だった。理�b的には�Hくの材料で100fs以下のスイッチング動作ができるという。また原理的には、この電子軌�O(p┴ng)スイッチは���X的であるため、�a(b┳)度�J(r┬n)囲は広く極低�a(b┳)まで動作できる。高�a(b┳)動作はまだ検討していない。まだ試していないものの原理的には極低�a(b┳)を�W(w┌ng)��する量子コンピューティングから高�a(b┳)動作の�O動�Zや宇宙�豢�、パワーエレクトロニクスまで可��性を秘めているとする。

加えて、形�X(ju└)変化やフィラメントなどを�W(w┌ng)��しないため、0.6Vという低電圧動作が可�Δ把秕嫡J電��が期待できる。

スイッチング��性は、�B(ni┌o)�^の変化を�W(w┌ng)��し、�B(ni┌o)�^のチューニングができるというメリットもある。同社によれば、最適な�]度とエネルギーで動作させるために、�B(ni┌o)�^�W(w┌ng)��エレメントの高�B(ni┌o)�^と低�B(ni┌o)�^の�X(ju└)��は、アクセストランジスタに揃える��要はあるが、CeRAMの�B(ni┌o)�^値は、CMOSプロセスノードと共にフレキシブルに調�Dできるという。

逆に�B(ni┌o)�^変化型であるゆえに、メモリというデジタル動作だけではなく、ニューラルネットワークのアナログ�_みの変化や、RF�v路、センサなどにも応��できそうだ。

スイッチングの挙動については次のように説��している（参考�@料3）。��(d┛ng)相関電子�Uエレクトロニクスでは、電子は��てスクリーニングされているか、局在化しているか、のいずれかの�X(ju└)��をとる。��ての電子が相関していることは、すなわち同じ挙動をとることである。金�錺ぅ�ンの��(d┛ng)いスクリーニングがあれば、電子同士の相互作��は��(f┫)りバンドギャップがゼロになることからメタルのような挙動をとる。逆に電子が局在化していればクーロン相互作��が��(d┛ng)まり、�UはポテンシャルU(xi┌n)の分だけバンドが開き、絶縁��のような挙動を��(j┤)す。そこで、スイッチングさせるためには、局在化している�X(ju└)��で電子を�R入すると電子はスクリーニング�X(ju└)��になりメタル的になる。スクリーニング�X(ju└)��で��孔を�R入すると電子は�{い出され、局在化し、絶縁��的になる。

��(d┛ng)相関電子�Uエレクトロニクスは�w���駘�学を復�{して理解を深めることで、さまざまな応��が開けてくる。Armは単なる商��ビジネスだけではなく、研�|開発のパートナーも��要だとして、��(sh━)コロラド�j(lu┛)学のCarlos Paz de Araujo教�bが先導するSymetrix社とパートナーシップを組んでいる。同教�bは長�Q、��(d┛ng)誘電性メモリを�}�Xけている。

参考�@料
1. Cerfe Labs 会社��要
2. Cerfe Labsのテクノロジー
3. A Synaptic Switch for Neuromorphic Compute、DARPAのERIサミットでの発表�@料