【ナノテク】NEC、金属イオンの析出・溶解を利用した超小型スイッチの３端子化に成功

金属イオンの析出・溶解を利用した超小型スイッチの３端子化に成功

〜新たな素子構造の開発により実用化に向け大きく前進〜


　ＮＥＣ（代表取締役　執行役員社長：金杉明信）はこのたび、
物質・材料研究機構（理事長：岸輝雄、以下ＮＩＭＳ）、
科学技術振興機構（理事長：沖村憲樹、以下ＪＳＴ）と共同で、
固体電解質（注１）中での金属イオンの析出・溶解反応を利用した
３端子スイッチ素子（３端子「ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅ（ＴＭ）」：注２）を開発し、その動作実証に成功しました。
　３端子ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅは、プログラマブルロジック（注３）の
再構成用スイッチとして用いるのに必要な制御性・信頼性を備えていることから、
高性能なプログラマブルロジックの実現に向けて大きく進展しました。

　このたび開発した３端子ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅは以下の特長を有しています。

（１）電流経路であるソース・ドレインとは別の第３の端子（ゲート）により、
　　ソース・ドレイン間の金属イオンの析出・溶解を制御して素子のオン・オフ状態を切り替え。
（２）ゲートが他の電極とほぼ絶縁されているために、
　　回路に大電流を流すことなくスイッチングを行うことが可能。
（３）析出させる金属架橋の太さが制御可能となり、
　　エレクトロマイグレーション（注４）耐性や素子の信頼性が向上。


>>2

　なお、ＮＥＣ、ＮＩＭＳ、ＪＳＴは、１２月５日から７日まで、米国・ワシントンＤＣで開催される
「ＩＥＥＥ　国際電子デバイス会議（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｍｅｅｔｉｎｇ：ＩＥＤＭ）」で、
６日に発表します。

参考資料　（２９０ＫＢ）　＊関連資料参照

以上

http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=117501&lindID=1

　近年、電子機器の製品サイクルの短命化や競争の激化を反映して
機器開発期間を大幅に短縮できるプログラマブルロジックがその市場を伸ばしています。
これまでプログラマブルロジックの性能向上は微細化によって達成され、
電子機器の高機能化・低価格化を可能としてきました。しかし、ＬＳＩのさらなる微細化には
限界が予想され、今後は微細化に頼らない性能向上が求められます。
　ＮＥＣ、ＮＩＭＳおよびＪＳＴでは、プログラマブルロジックの回路再構成用スイッチとして、
ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅの開発を進めています。ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅは、固体電解質中での
金属イオンの析出・溶解反応を利用し、端子間に金属架橋を生成・消滅させて
オンとオフ状態を実現します。複雑な回路から成る従来の再構成用スイッチを
単純な構造で実現できるため、微細化に頼らず、プログラマブルロジックの性能を
桁違いに向上することができます（注５）。
　これまでは、２端子のＮａｎｏＢｒｉｄｇｅを開発してきました。
２端子ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅでは、電流経路である２端子間に電圧を加えることで
オン・オフ状態間をスイッチさせているため、スイッチングの際に大きな電流が流れます。
ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅを再構成用スイッチに適用するためには、制御性・信頼性をさらに向上する必要があり、
スイッチング時の電流を抑制することが必要でした。

　このたび開発した３端子ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅは、以下の構造上の工夫により実現されました。
（１）ドレインの電極面積を小さくして金属が析出できる場所を限定し、
　　最小限の金属イオンでドレイン・ソース間が接続されるようにしたこと。
（２）析出した金属によってソース・ドレイン間が接続する前に、
　　ゲートと他の電極間が接続するのを防ぐため、
　　ソース・ドレイン間の距離を、ゲートと他の電極間の距離に比べて短くしたこと。
以上により、３端子ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅの動作実証に成功し、
２端子ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅに比べて、スイッチング時の電流を２桁以上低減できました。

　本素子の実現により、微細化に頼らず、プログラマブルデバイスの低価格化、
機能・性能向上が図られ、モバイル機器やデジタルテレビなど多くの電子機器において
開発の効率化・高性能化が可能になります。さらに、回路の再構成により、
携帯電話のようにＬＳＩの実装スペースが限られた小型ポータブル機器でも、
あらゆる機能が実行できるようになります。

　本開発の一部は、ＪＳＴの戦略的創造研究推進事業ＩＣＯＲＰ型研究の
「ナノ量子導体アレープロジェクト（研究総括：青野正和、
物質・材料研究機構ナノマテリアル研究所所長）」とＮＥＣとＮＩＭＳ
との共同研究としてなされたものです。

（注１）
　内部を自由にイオンが動き回ることのできる固体。

（注２）
　「ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅ（ＴＭ）」はＮＥＣの登録商標です。

（注３）
　ユーザの手元で回路再構成ができ、機器開発期間・初期開発費を大幅に縮小できるＬＳＩ。

（注４）
　金属線に電流を流した際、電子流によって金属原子が動かされ、抵抗が大きくなり、
時には断線に至る現象。金属線が微細である場合に顕在化します。

（注５）
　従来のプログラマブルロジックでは、スイッチの使用数を減らす事を目的に、
トランジスタ数の多いロジックセルが用いられてきました。
これは再構成用スイッチである半導体スイッチの面積が大きく抵抗が高いためでした。
その結果生ずる回路の使用効率悪化に伴い、ロジックセル組み合わせ自由度や
並列演算処理性能が低下し、アプリケーションの範囲が限られていました。
一方、２端子ＮａｎｏＢｒｉｄｇｅのサイズは、従来の半導体スイッチの１／３０程度であるため、
トランジスタ数の少ないロジックセルを用いることができます。
その結果、回路の使用効率が１桁向上し、同機能の従来のプログラマブルロジックと比較すると
チップサイズを１／１０程度にでき、消費電力・動作速度等の性能が向上します。
逆に、同じチップサイズで比較すると、多くの機能を詰め込むことが可能となり、
大規模なアプリケーションが実現可能となります。

で、何がすごいの？

集積回路の中に三端子レギュレータ内蔵可能という意味？

ICの中に電源回路もてれば。凄い技術だと思われ。

化学反応を利用したスイッチは、経年変化、環境条件に弱い。
夏と冬で調子のちがう機械はいやだろ。昔の車じゃないんだから。

とにかく、凄い開発だって事でおk？
nec株を買っとけば、良いよと言う意味に取ったのですが・・・
エロイ人アドバイスをお願い。

これって銀と硫黄使ってるやつだっけ？

ＬＳＩ内を「光」で配線　ＮＥＣ開発、処理力１００倍も
2005年12月06日10時01分
ＮＥＣは、パソコン（ＰＣ）のデータ処理能力を１００倍程度に高めたり、携帯電話にＰＣ並みの機能を持たせたりできる半導体技術を開発した。７日発表する。
ＬＳＩ（大規模集積回路）内部の情報伝達手段を従来の「電流」から「光」に切り替える世界初の基礎技術といい、２０１５年の実用化を目指す。
ＬＳＩは、ＰＣやデジタル家電の能力を左右する「演算」「記憶」などの機能を１個の半導体チップに詰め込んだ「心臓部」で、回路線幅を微細化する競争が世界的に繰り広げられている。
ＮＥＣは、チップ内部で光信号を電気信号に高速で転換できる半導体素子の開発に成功し、併せてチップ上に光の「通路」を作る技術開発も進めている。
家庭にも普及し始めた高速大容量の光ファイバー通信網を小さなチップ内部で実現するイメージだ。
こうした「光配線」のＬＳＩなら、１本の通路に同時に約２５種類のデータを送れる。
速度も最先端ＬＳＩの金属配線の約４倍もあるため、ＰＣが一度に処理できるデータ量を１００倍に引き上げられる計算だ。
光配線には、電力消費量が少ないという利点もある。このため、携帯電話に搭載するＬＳＩを光配線にして一気に高度化させ、ＰＣ並みの処理能力を持たせることも可能になりそうだ。

とにかくなんか凄いのは伝わった

原子スイッチか

いままで故障の原因だった物を逆手に取ったところがカッコイイんじゃないのか

関連スレ？
【Ａｇ】イオンマイグレーション【腐食？】
http://science4.2ch.net/test/read.cgi/material/1025280751/