BiCS FLASHへの積層転換（2007年・キオクシアHDの決断）

何をなぜ決めたか：微細化の延長からメモリセルを縦に積む3次元構造への移行

概要

2007年6月、東芝は積層した電極に柱状の素子列を垂直に貫通させて高密度に配列する新型3次元メモリセルアレイ技術を開発した。回路線幅を狭める微細化でNAND型フラッシュメモリを大容量化してきた路線に対し、メモリセルを縦に積み上げる別の道を主力技術として置き直す転換であった。

当時メモリ事業は東芝の社内部門であり、決定の主体は東芝である。この技術が後にBiCS FLASH™と名づけられ、2018年に東芝から独立したキオクシアの主力製品となった。

背景

NAND型フラッシュメモリは1987年に東芝が発明し、1991年の量産開始以降は四日市工場を軸に生産を重ねてきた。大容量化とコスト低減はもっぱら微細化が担い、2008年3月期には56ナノメートル世代に対してチップ面積を30％削減した43ナノメートル世代を商品化している。しかし極度の微細化には電子同士が干渉してエラーが起きやすくなるという課題があり、素子を平面に並べる構造のままでは容量とコストの改善がいずれ止まることが見えていた。

内容

開発したのは、微細化によらない大容量化技術としての3次元構造である。四日市工場では同じ2007年9月に第4製造棟が竣工し、2008年3月期の電子デバイス部門の設備投資は4,365億円と全社6,189億円の7割を占めた。同部門の研究開発費は1,662億円で、平面の微細化を進めながら積層の実用化を並走させる方針を取った。48層のサンプル出荷に至ったのは8年後の2015年3月である。

含意

2015年3月に48層128ギガビットのBiCS FLASH™をサンプル出荷して以降、64層、96層、112層、162層、218層と世代を重ね、本書提出日時点では218層の第8世代を量産している。生産は四日市工場と北上工場が担い、北上工場第2製造棟は2025年9月に稼働した。

2017年2月に東芝がメモリ事業を会社分割で切り出した理由も、三次元フラッシュメモリの開発・立上げを加速するための大規模な設備投資を適時に行うことにあった。