基本情報技術者 2017年 秋期 午前（科目A） 問21

コンデンサ方式メモリ【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 設問のキーワード「コンデンサに蓄えた電荷」を拾う。
2. 各選択肢がどの方式で情報を保持するかを思い出す。
   • DRAM系：コンデンサ＋トランジスタで電荷を保持（要リフレッシュ）。
   • SRAM：フリップフロップ（反転ラッチ）でビットを保持（電荷ではない、リフレッシュ不要）。
   • EEPROM／フラッシュ：フローティングゲートTRで電荷を保持する不揮発性だが、セル内部はコンデンサ方式とは構造が異なる（消去単位や特性が異なる）。
3. 「電荷の蓄え＝充電・放電の可視的なビット表現でかつ揮発性でリフレッシュが必要」ならばDRAM系と判断する。

選択肢別の誤答解説

• ア: EEPROM
  EEPROMは浮遊ゲート型のトランジスタに電荷を蓄えて不揮発的に記憶します。特徴は一般にバイト単位あるいは小単位での書き換え／消去が可能で、フラッシュのような大きなブロック消去が必須とは限りません（実装により差があります）。したがって「コンデンサに蓄えた電荷」で情報を保持するDRAMとは異なります。
• イ: SDRAM（正解）
  DRAMの一種で、セルはトランジスタとコンデンサの組で電荷を保持します。電荷は時間とともに漏れるため、定期的に読み出して再書き込みするリフレッシュが必要です。SDRAMは動作をシステムクロックに同期させたDRAMです。
• ウ: SRAM
  SRAMはビットをフリップフロップ（トランジスタを複数使ったラッチ回路）で保持します。記憶には安定した論理回路を使い、コンデンサに電荷を蓄える方式ではないため設問には当てはまりません。リフレッシュ不要・高速だが集積度は低い点が特徴です。
• エ: フラッシュメモリ
  フラッシュも浮遊ゲートトランジスタで電荷を保持する不揮発性メモリです。ただし、フラッシュは一般に「ブロック（セクタ）単位での消去」が基本で、書換えはブロック消去後に行うという運用上の違いがあります（NOR/NANDなどの種類で挙動差あり）。コンデンサに蓄えた電荷を短期的に保持するDRAMとは方式が異なります。

よくある誤解

1. 「不揮発性＝コンデンサで記憶する」と混同する
   コンデンサは揮発性（電荷が時間で漏れる）なので、不揮発性メモリ（EEPROM/フラッシュ）は浮遊ゲートに電荷を閉じ込める設計であり、動作原理が異なります。
2. 「EEPROMは必ずバイト消去」あるいは「EEPROMにブロック消去がある」と単純化する誤り
   実装によって消去・書換えの最小単位は異なります。一般的傾向としてフラッシュはブロック消去、EEPROMはより細かい単位での消去/書換えが可能ですが、製品によって挙動は異なります。
3. 「SRAMにもリフレッシュが必要」と誤解する
   SRAMはラッチで保持するためリフレッシュ不要です。代わりに電源供給が途切れると内容は消えます（揮発性）。

補足コラム

• DRAMのリフレッシュ間隔は規格や設計により異なりますが、JEDEC規格の多くのDRAMは$64\text{ms}$程度以内に全セルをリフレッシュする必要があります。リフレッシュのための制御はメモリコントローラが行います。
• フラッシュの代表的な種類：NOR（ランダム読み出しに向く）、NAND（ブロック単位の読み書き・大容量に向く）。どちらもブロック消去の概念が重要で、消去回数（書換え耐性）が有限です。
• 用途の使い分け：SDRAM→メインメモリ、SRAM→CPUキャッシュ、EEPROM/フラッシュ→設定やファームウェアの格納など不揮発性が必要な領域。

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