ハフニアは実験でメモリとして使える材料であることが証明されたが、おそらく安くはならないだろう

SciTechDailyの報道によると、ハフニア（酸化ハフニウムの略称）をベースにしたメモリは、シリコンの採用以来、半導体業界における材料面での最大のブレークスルーとなる可能性がある。最近までハフニアをメモリとして使用するのは困難だったが、ある研究によると、ハフニアをメモリとして動作させ、多くのメリットを享受できることが示唆されている。レポートでは、ハフニアは高速、高効率、そして低コストのすべてを兼ね備えていると主張しているが、価格面での期待は大きく外れると見込まれる。

化学的には、ハフニアは比較的単純で、1つのハフニウム原子と2つの酸素原子が結合しただけの物質です。メモリチップの材料としてハフニアが望ましいのは、強誘電体としての性質を持つためです。つまり、不揮発性メモリとして使用できます。不揮発性メモリは電源がなくてもデータを保持できます。今日のシリコンベースのメモリは揮発性と不揮発性の2種類がありますが、今日のRAMはほぼすべて揮発性です。

ソビット・シン氏の研究で、シン氏はロチェスター大学とテネシー大学ノックスビル校の研究者チームが、メモリに適したハフニアをいかにして開発したかを説明しています。ハフニアの問題は、それがデフォルトで強誘電体ではないことです。最新の実験が行われるまでは、ハフニアを強誘電体にするには、数ナノメートルの厚さにするか、イットリウムと合金化するしか方法がありませんでしたが、イットリウムとの合金化は、ハフニアの多くの魅力的な特性を損なわせる結果となりました。

ロチェスターとテネシーの研究における画期的な成果は、「かなりの圧力」を用いてハフニアの強誘電体を作製したことでした。このハフニアは、圧力を除去した後も強誘電体としての機能を維持していました。同じ技術は反強誘電体ハフニアにも応用可能で、データストレージへの応用も期待されていますが、詳細は明らかにされていません。

揮発性で磁性を持つDRAMやMRAMとは対照的に、シン氏は「強誘電体メモリは堅牢で超高速、製造コストが安く、エネルギー効率も優れている」と述べている。しかし、価格に関するこの指摘は疑問視される。なぜなら、ハフニアは現在、決して安価ではないからだ。昨年初めのロイター通信の報道によると、ハフニウム（ハフニアの主成分）の価格は、2021年以降の需要増加により5倍近く上昇し、1キログラムあたり約1,000ドルから約5,000ドルにまで上昇したという。しかし、1キログラムあたり1,000ドルでも、ハフニウムは1キログラムあたり数十ドルのシリコンよりもはるかに高価である。