磁気メモリが「不揮発性メモリ」であるための条件：福田昭のストレージ通信（27） 次世代メモリ、STT-MRAMの基礎（5）（1/2 ページ）

磁気メモリは、記憶したデータを必ずしも安定して保持できるわけではない。今回は、10年以上にわたりデータを保持する不揮発性メモリとして、磁気メモリを機能させるための条件を解説する。

[福田昭，EE Times Japan]

異方性エネルギーの大小が記憶の安定性を左右

　国際会議「IEDM」のショートコースでCNRS（フランス国立科学研究センター）のThibaut Devolder氏が、「Basics of STT-MRAM（STT-MRAMの基礎）」と題して講演した内容を紹介するシリーズの第5回である。

　前回は、磁気メモリにおける記憶と書き換えの基本原理である、磁性体（強磁性体）の交換相互作用を解説した。また磁気記録の黎明期をごく簡単に振り返った。

　今回は、磁気を利用して記憶したデータの値を不安定にする要因と、10年以上の期間にわたってデータを安定に保持するための条件を解説する。

　本シリーズの第3回では、磁性体の磁気異方性（「磁化異方性」とも呼ぶ）を利用してデータを記憶していることを説明した。説明図面を再掲しよう。

交換相互作用（左）と磁気異方性エネルギー（右） 出典：CNRS

　磁気異方性とは、磁性体内部に磁化が容易な方向と、磁化が困難な方向が存在する性質を指す。内部エネルギーで表現すると、磁化が容易な方向（磁化容易方向）は内部エネルギーが低く、磁化が困難な方向（磁化困難方向）は内部エネルギーが高い。

　磁化容易方向を0度とした平面上で磁化の方向を360度（0度）まで回転させると、磁化困難方向は90度と270度、磁化容易方向は0度と180度になる。ここで磁化の方向を0度あるいは180度に保持することで、2値（1ビット）のデータを記憶する。これが磁気記憶および磁気記録の基本原理である。

　2つの磁気容易方向の間には、磁化困難方向という高いエネルギー状態が存在する。このエネルギー障壁を乗り越えることで、データを書き換える。