メモリの種類と特長：Q&Aで学ぶマイコン講座（37）（2/3 ページ）

[菅井賢（STマイクロエレクトロニクス），EDN Japan]

　マイコンに搭載されているメモリは多種多様です。半導体メーカー各社が開発した特殊なタイプのメモリもあり、全てのメモリを説明することができません。そこで、本記事では、一般的な32ビットマイコンの「STM32ファミリー」（STマイクロエレクトロニクス製）に搭載されているメモリを中心に説明します。

不揮発性メモリ（Non-Volatile Memory)

　電源を切っても内容が残るメモリ（記憶装置）です。ICチップで使われているROMや、広い意味ではHDDや、フロッピーディスク（FDD）、磁気テープなども含まれますが、マイコンで使われているのはROMですので、ROMに絞って説明します。

　ROMは「Read Only Memory」の頭文字を取ったもので、その名のごとく「読み出し専用メモリ」です。「読み出し専用」と言っても、ユーザーが書き換えられないと不便なので、最近ではプログラマブルROM（Programmable ROM）と言って内容を書き換えられるROMも登場しています。記憶する方式や使い方によっていろいろなROMがあります。

図2：プログラマブルROMの記憶方式の概略イメージ （クリックで拡大）

1）フラッシュメモリ

　近年、マイコンに搭載されているROMはフラッシュメモリが主流です。電気的に消去と再書き込みが可能なので、ユーザーが簡単にプログラムコードを変更できます。メモリセル単体の書き換えの仕組みは、後述するEEPROMと全く同じ（図2参照）ですが、消去単位をEEPROMよりも大きくすることで、メモリモジュール全体のトランジスタ数を少なくしています。そのため、フラッシュメモリはバイトやビット単位での消去はできず、電気的にチップ全体（またはセクター単位）を一括消去する方式が主流です。同じ容量ならばEEPROMよりも小さい面積で作れるので、大容量のプログラマブルROMが実現できます。

　以前は製造コストが高かったので、あまり使われていませんでしたが、最近では製造コストが下がってきたので、マイコンの命令用のメモリとして多く使われています。もちろんデータ用としても使うこともできます。

【補足】

　フラッシュメモリにはNAND型とNOR型があります。NAND型は高集積化が可能で高速ですが、読み出し方式がブロック単位でしかできないので、一般的にマイコンにはバイト単位で読み出し可能なNOR型が使われています。

2)EEPROM

　フラッシュメモリと同じで、電気的に消去と再書き込みが可能なROMです。EEPROMの場合は、バイト単位での書き込み、消去が可能ですので、ユーザーはRAMと同じように使うことができます（ただし、書き換えには時間がかかります）。フラッシュメモリに比べると面積が大きくなるので、大容量をマイコンに搭載することはできません。そのため、主にデータ保存用として使われていて、特に電源を切っても残しておきたいデータ用に使われています。もちろん、命令用としても使えますが、容量があまり大きくないので小規模の命令コードにしか使えません。

3）その他のROM

　上記の他に、マスクROMやEPROM（Erasable Programmable ROM）があります。

　マスクROMは、マイコンの製造工程で内容を作り込む方式のROMです。ユーザーは内容を書き換えられません。また、発注してから納入までに時間がかかるため、最近ではほとんど使われていません。

　EPROMは、書き込みは電気的に行いますが、パッケージに窓が付いていて、そこから紫外線を当てて消去します。EPROMの中でも、1回だけ書き込めるものをOTP（One Time Programmable ROM）と呼びます。

　安価な窓なしパッケージを使い、1回だけ書き込めて、以後消去できませんが、一般的なEPROMよりも、コストを安くできますので、フラッシュメモリが登場する前までは、よく使われていました。

　STM32ファミリーの中にはOTP領域をもったフラッシュメモリ内蔵製品があります。1回書き込んだら、ロック（保護）を掛けて、書き換えられないようにできるエリアをOTPエリアと呼んでいます。誤書き換えや、ハッカーのプログラム改ざんからプログラムを守れます。