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数万台のサーバーが集まるデータセンターはサッカー場の数十倍の面積を占める。このデータセンターを手のひらサイズに縮小されればどうなるだろうか。このような想像が近い将来、現実になるかもしれない。個別原子に直接情報を保存できるという研究結果が出たからだ。これを適用すれば、メモリー素材の容量を現在より画期的に向上させることができる。今後、超集積・超低消費電力人工知能半導体産業にも適用できるとみられる。

イ・ジュンヒ蔚山科学技術院（ＵＮＩＳＴ）エネルギーおよび化学工学部教授チームは、メモリー素子の容量を１０００倍以上向上させることができる酸化ハフニウム（Ｈｆ０２）の新しい機能を見つけるのに成功したと３日、明らかにした。酸化ハフニウムは現在も半導体チップの絶縁体として使用されている。研究チームは、電圧を加えると原子間の相互作用を断つ自然遮蔽膜が形成される現象を利用した。あたかも真空にあるように半導体内に存在する酸素原始４つずつを個別にメモリー素材に応用できることを立証したのだ。

従来のメモリーは約１０００平方ナノメートルあたり１ビット（情報保存最小単位）を保存することができた。現存するメモリーのうち最も大きいフラッシュメモリーの集約度も１平方センチメートルあたり０．１テラビット程度の限界があるという。原子間スプリングのような相互作用で数千個の原子集団（ドメイン）が同時に動くからだ。しかし研究チームはドメインなく０．５ナノメートルにすぎない個別原子４個の束に情報を保存する理論を開発した。電圧をかけると原子間の弾性相互作用が完全に消滅し、原子４個に個別的なビット保存が可能だ。原子を０．５ナノの大きさに切ってもメモリー保存能力は同一で、一般半導体でも単一原子水準のメモリーを具現できることも立証した。イ教授は「個別原子を分裂させない限り、今回発見された理論は現半導体産業の最終集積保存技術になる確率が高い」と明らかにした。

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今回の研究は実用半導体に直接適用できる純粋物理理論という意味がある。商用化される場合、現在５ナノメートル工程の半導体産業が今後０．５ナノメートル工程まで可能になるというのが、研究チームの説明だ。０．１テラビット／平方センチメートルだった平面半導体の集積度を今後５００テラビット／平方センチメートルの集積度まで１０００倍以上高める唯一の素材ということだ。研究チームは「０．５ナノは原子間の概略的な距離であるため、固体を使用する人類が経験できる半導体産業の最高集約工程になるだろう」と述べた。
https://japanese.joins.com/JArticle/267728?servcode=300§code=320



データセンターとは、簡単に言うと顧客のサーバー機などのIT機器を設置・収容する場所を提供し、安定的に運用できるよう、さまざまなサービスを提供する施設。 サーバーなどのIT機器は場所をとる上に、常に機能し続けさせるためには設置場所の電源・ネットワーク・温度などの環境を厳重に管理する必要がある。

また広島大学大学院理学研究科の西原禎文准教授らは、市販の不揮発性メモリーに比べて１０００倍以上の情報を収納できるフラッシュメモリーの開発につながる分子を発見している。内部に空洞があるカゴ状の分子を使い、情報を記録するメモリーとして機能することを突き止めた事で、今後のフラッシュメモリーなど記憶装置の大容量化・小型化が期待される。分子内部の電気的な偏りを利用し、１分子だけで情報量の基本単位である１ビットを示せる分子の発見は初めて。従来は数万個以上の分子を並べ、分子が互いに作用しなければ情報を保持できなかった。

西原准教授らは、すでに作製されていたタングステンや酸素、リンの原子から成るカゴ状の分子が情報記録材料として機能するかどうかを検討した結果、同分子の空洞内にはテルビウムイオンが存在し、その空洞の中心からずれた２カ所の安定な場所のどちらかに同イオンは存在し、同イオンが２カ所の間を移動することで、分子全体がメモリーとして機能することを発見した。記録装置の記憶密度は１平方インチ当たり１テラビット（テラは１兆）が限界とされ、それ以上の密度向上は見込めないとされていたが、どうやら新たな技術でさらなる進化がありそうだ。

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