半導体メモリの種類（揮発性・不揮発性）の違いとは？ スマホにおけるRAMとROMについても解説
- 半導体用語集
半導体メモリとは
半導体メモリとは、半導体材料を利用してデータを保存・アクセスするための記憶装置です。データを電気的に制御して保存する仕組みで、種類は揮発性と不揮発性の2つに大きく分けられます。主にコンピュータやスマートフォン、タブレットなどの電子機器に広く使用されています。
半導体メモリのメリットは、データの読み書きが非常に高速で、リアルタイムのデータ処理が求められる場面で利用できる点です。また高い集積度で、同じ面積内に大量のデータを保存できるので、コンパクトなデバイスでも大容量のメモリを搭載可能です。
半導体メモリは、物理的な衝撃や振動に対して比較的強く、耐久性にも優れています。特にフラッシュメモリは、SSD（Solid State Drive）などに用いられ、HDD（Hard Disk Drive）よりも機械的な耐久性が高く、信頼性が高いストレージとして使用されています。
半導体メモリの種類
揮発性メモリとは
揮発性メモリとは、電源が入っている間のみデータを保持できるメモリです。
主にデータの処理速度が求められる場面で使用され、代表的なものにはDRAMとSRAMがあります。
DRAM（Dynamic Random Access Memory）
DRAMはコンピュータの主記憶装置（メインメモリ）として広く使用されています。1つのコンデンサとトランジスタで構成され、キャパシタに蓄えられた電荷の有無で「0」または「1」のデータを記憶します。
ただし、コンデンサ内の電荷は自然に消えてしまうため、数ミリ秒ごとにリフレッシュが必要です。そのため、DRAMは「ダイナミック（動的）」と呼ばれます。
DRAMは大容量で比較的安価ですが、リフレッシュの必要性からエネルギー消費が大きいという特徴があります。
SRAM（Static Random Access Memory）
SRAMはフリップフロップ回路という特殊な回路を使ってデータを保持します。リフレッシュが不要で動作が速いため、主にキャッシュメモリとして使用されます。
SRAMはDRAMと比べて高価で、同じ面積に保存できるデータ量は少ないですが、電力消費が少ないため、エネルギー効率の高い用途に適しています。
DRAMとSRAMの違いについては、以下記事でも詳しく解説しています。
不揮発性メモリとは
不揮発性メモリは、電源が切れてもデータを保持できるメモリです。
フラッシュメモリやROM（Read Only Memory）などがこれに該当します。不揮発性メモリは長期のデータ保存に適していて、スマートフォンやデジタルカメラなど、さまざまなデバイスに利用されています。
ROM（Read Only Memory）
ROMは読み出し専用のメモリであり、製造時にデータが書き込まれ、その後はデータの変更ができません。ROMは主にシステムの基本的なプログラムやファームウェアを保存するために使用されます。
ROMにもいくつかの種類があり、マスク読み取り専用のMROMやプログラマブル読み取り専用のPROMなどがあります。
MROMとPROMはデータの書き込み方法が異なり、MROMは製造時にデータが書き込まれるROMなのに対し、PROMは製造時に空の状態で出荷され、ユーザーが一度だけデータを書き込めるROMです。ちなみに、PROMが派生したEPROMやEEPROMの場合は、データの書き込み・消去が複数回行えます。
フラッシュメモリ
フラッシュメモリはPROMの一種で、電源を切ってもデータが保持されるため、ストレージとして広く使われています。データの書き込みや消去が高速で、耐久性が高いという特徴を持つため、USBメモリやSSD、スマートフォンの内部ストレージとして使用されています。
フラッシュメモリはEEPROMから発展したもので、データをブロック単位でまとめて書き込み・消去ができます。
揮発性メモリと不揮発性メモリの違い
揮発性メモリは高速なデータアクセスが可能で、主にデータの一時保存や高速処理が必要な場面で使用されますが、電源が切れるとデータが消えるため、永続的なデータ保存には適しません。
一方、不揮発性メモリは電源を切ってもデータを保持できるため、長期的なデータ保存や外部ストレージとして使用されます。揮発性メモリと比較すると、データの読み書き速度がやや遅いです。
それぞれの用途や特徴をまとめると、このようになります。
| 揮発性メモリ | 不揮発性メモリ | |
| 代表的な種類 | DRAM、SRAMなど | フラッシュメモリ、ROMなど |
| データ保持 |
・電源を切るとデータが消える ・一時的なデータ保存に適する |
・電源を切ってもデータを保持する ・データの長期保存に適する |
| 速度 | 読み書きが高速 | 書き込み速度は揮発性メモリよりも遅い場合が多い |
| リフレッシュ | 必要（特にDRAM） | 不要 |
スマートフォンにおけるRAMとROMの違い
上記では、RAMは揮発性メモリ、ROMは不揮発性メモリと紹介しました。
RAMとROMはスマートフォンにも内蔵されているので、具体的にどのような役割があるのかを解説します。
RAM
RAMには、スマートフォンが現在実行しているアプリやプロセスのデータが一時的に保存されます。
例えば、アプリを開いたり、ゲームをプレイしたりするとき、RAMにデータが読み込まれて高速に処理されます。電源を切るとデータは消去される仕組みです。
RAMの容量が大きいほど、複数のアプリを同時に開いていてもスムーズにアプリを切り替えられ、バックグラウンドでの処理も可能になります。RAMが不足すると、スマートフォンのパフォーマンスが低下し、アプリが強制終了することもあるため、ゲームなどをする場合は、RAMが多いスマートフォン（8GBや12GB）を選ぶと動作がスムーズです。
ROM
ROMは、スマートフォンの基本的なソフトウェア（OSやファームウェア）を保存しているメモリです。ROMに保存されたデータは、スマートフォンの電源がオフになってもデータが保持されます。
スマートフォンのOS（AndroidやiOS）や初期設定は、ROMに保存されています。スマートフォンの電源を切った状態でも、次回の起動時に問題なく動作するのは、これらのデータがROMに保存されているからです。
また、ユーザーが保存する写真、動画、アプリのインストール領域でもあります。スマートフォンの本体に写真や画像などをたくさん保存したい方は、ROMの容量が大きなものを選ぶのがおすすめです。
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