「超省電力」実現の鍵、スピントロニクス半導体の最前線を聞く：LSIの消費電力を100分の1以下に（3/3 ページ）

東北大学では、スピントロニクス半導体の研究が活発に行われている。ロジックLSIの消費電力を100分の1以下に削減できるスピントロニクス半導体は、さまざまなシステムの低消費電力化に大きく貢献すると期待されている。同大学の国際集積エレクトロニクス研究開発センター（CIES） センター長 兼 スピントロニクス学術連携研究教育センター 部門長の遠藤哲郎教授に、スピントロニクス半導体の特長や活用について聞いた。

[半田翔希，EE Times Japan]

AIプロセッサ、更にはMRAMの宇宙応用を目指して

――直近では、どのような研究をされているのでしょうか。

遠藤教授　2年半ほど前からJAXA（宇宙航空研究開発機構）と共同で、宇宙空間の放射線環境下でも正常動作する超省電力耐環境システムの研究開発に取り組んでいる。

　通常の半導体を用いたメモリでは、85℃環境でのデータ保持は約10年といわれている。対して、スピントロニクス半導体を用いると、150℃の高温環境下で1000万年、200℃では10年使える。高温環境下でも活用できることから、ロケットに搭載する断熱材の量を半分以下に削減し、軽量化およびスペース確保を可能にする。対放射線性については、現在、小惑星探査機「ハヤブサ」などに搭載されているSOI（silicon on insulator）技術と比較して約100倍の性能を持つ。これにより、機体の壁を100分の1に薄型化できるため、耐放射線性の観点からも軽量化／スペース確保に貢献できる。

　今後も、JAXAとの連携で、宇宙空間でのMRAMの耐環境性能の実証実験を進めていく予定だ。現在、地上でのテストでは問題ないことを確認している。

JAXAとの共同研究［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　AIチップに使われるプロセッサの開発も行っている。Google製品などに使われている既存のAIプロセッサと同じ演算性能で比較すると、消費電力を約2000分の1（50mWを30μW）に削減できる。これにより、現在はクラウドに転送して行っているAI処理を、エッジで行えるようになる。クラウドへのデータ送信やクラウドでの処理で消費しているエネルギーを削減できるので、デバイス単体で削減できる消費電力以上の効果が見込める。これがまさにデジタルシフト、社会変革だ。

――今後は、どのような分野で活用が進みそうですか。

遠藤氏　まずは車載分野への応用が期待されている。耐環境性にも優れるスピントロニクス半導体は、より厳しい仕様が求められる車載半導体にも適している。車載分野で実績ができれば、その後はデータセンターで爆発的に活用されるようになるだろう。2030年には、MRAM市場が数兆円規模になるといわれている。