東北大学(東北大)は、NECと共同で、電子の電荷とスピンを利用したスピントロニクス技術に基づく待機電力ゼロのシステムLSIの実現に向けて、高速高集積化技術および高信頼性化技術の開発・実証に成功したと発表した。

同成果は、同大省エネルギー・スピントロニクス集積化システムセンター センター長 大野英男教授が中心となり、内閣府の最先端研究開発支援プログラム「省エネルギー・スピントロニクス論理集 積回路の研究開発」によって得られたもの。

システムLSIでは、待機電力が動作電力に迫っており、根源的な変革が必要とされている。そこで、システムLSIの電源をオフにしても情報が保持される不揮発を実現することによって、待機時電力をゼロにする開発が進められている。不揮発素子には、システムLSIに必要とされる動作速度・非破壊読み出し・書き換え回数・微細化・低電圧動作といった基本動作を全て満たすことが求められる。現状、これらの条件を満たすことができるのはスピントロニクス素子のみと言われている。

今回の開発は、スピントロニクス集積回路の開発と材料・素子・製造技術の開発の2つ。集積回路では、システムLSIに混載されるメモリを既存の技術に比べて高速かつ高集積化することを可能にした。実証には300mmウェハ上にスピントロニクス素子を形成したチップを利用した。また、論理演算用の最先端システムLSIで課題となる誤動作を回避するための、誤り訂正回路技術も開発した。

材料・素子・製造技術の開発では、スピントロニクス素子を搭載した不揮発性メモリLSIと論理演算するシステムLSIを3次元積層する不揮発システムLSIの高集積化および不揮発性スピントロニクス3端子素子の高耐久性・高信頼性を実証した。