Neuromorphicがブレイクする予感 ―― メモリ国際学会と論文検索から見える動向：湯之上隆のナノフォーカス（13）（3/3 ページ）

2018年、2019年のメモリの学会「International Memory Workshop」（IMW）に参加し、見えてきた新メモリの動向を紹介したい。

[湯之上隆（微細加工研究所），EE Times Japan]

パナソニックのReRAM

　IMW2019では、パナソニックの三河巧氏が、“Neuromorphic computing based on Analog ReRAM as low power solution for edge application”のタイトルで招待講演を行った。その論文の図を使って、Neuromorphicの動作を説明する（図6）。

図6：Neuromorphicの動作原理 出典：Takumi Mikawa（IMW2019）

　図6のReRAMの素子は、上部電極と下部電極および、それらに挟まれたTa₂O₅とTaO_Xの層から形成されている。この素子の上下の電極間に、電圧を印加すると、Ta₂O₅層に導電性のフィラメントが形成される。そのフィラメントのサイズは、電圧に応じて変わるため、読み出し電流値をアナログ的に変えることが可能になる。

　つまり、Neuromorphicとは、一種のアナログメモリであると言える。このアナログ的な特徴を利用して、集積した素子により深層学習機能を実現し、脳型コンピュータを形成しようとしている。

　パナソニックは、このメモリを“RAND（Resistive Analog Neuromorphic Device）”と称し、ロジック半導体に混載して、デジタル家電などに搭載する模様である。その半導体は、台湾のファンドリーUMCが、小規模ではあるが量産しており、「今後は、他社にもRANDのIPを公開する」と三河氏から聞いた。

いつNeuromorphicが爆発的に普及するか

　論文調査をうまく行うと、非常に面白い法則を導き出すことができる。図7は、半導体のトランジスタ周りの技術に関する論文調査の結果である。

図7：論文調査から導き出される法則 （クリックで拡大） 出典：有門経敏「論文分析セミナー」（NTTデータ数理システム主催、2017年6月29日）を引用

　例えば、High-k/メタルゲートに注目すると、2000年前あたりから論文数が急増し、約10年たった2008年に、Intelが45nmのプロセッサに量産適用した。

　論文が急増し、約10年でピークアウトすると、その技術が量産に使われる。この“法則”は、歪みSi、Ge FET、FinFETにも、おおむね当てはまる（なお、この“法則”を発見したのは、Tech Trend Analysis代表の有門経敏氏である）。

　この図に、Neuromorphicの論文数を書き加えてみた。すると、その論文数の挙動は、High-k/メタルゲートの途中経過に酷似していることが分かる。そのため、あと5年もすると、Neuromorphicが爆発的に普及することが期待できるのだ。

　ある大学教授の知人が昨年、「もう5年もすると、スマホにNeuromorphicが搭載されているかもしれない」と言った。この傾向を見ると、あながち冗談とは言えなくなってきた。来年、2020年のIMWは、ドイツのドレスデンで開催される。それに参加するのが、今から楽しみである。

⇒（次回に続く）

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筆者プロフィール

湯之上隆（ゆのがみ たかし）微細加工研究所 所長

1961年生まれ。静岡県出身。京都大学大学院（原子核工学専攻）を修了後、日立製作所入社。以降16年に渡り、中央研究所、半導体事業部、エルピーダメモリ（出向）、半導体先端テクノロジーズ（出向）にて半導体の微細加工技術開発に従事。2000年に京都大学より工学博士取得。現在、微細加工研究所の所長として、半導体・電機産業関係企業のコンサルタントおよびジャーナリストの仕事に従事。著書に『日本「半導体」敗戦』（光文社）、『「電機・半導体」大崩壊の教訓』（日本文芸社）、『日本型モノづくりの敗北　零戦・半導体・テレビ』（文春新書）。