플래시 메모리 한계 넘는 ‘강유전체 메모리’ 나왔다
  • 이예진기자
플래시 메모리 한계 넘는 ‘강유전체 메모리’ 나왔다
  • 이예진기자
  • 승인 2021.01.14
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이장식 포스텍 교수 연구팀
하프니아 기반 강유전체
산화물 반도체 이용 개발
이장식<사진> 포스텍 연구팀은 기존 플래시 메모리보다 4배 이상 낮은 전압에서 작동하면서도 성능은 훨씬 우수한 강유전체 메모리를 구현했다.

현재 초지능·초연결 4차 산업혁명 시대를 맞아 고집적·고성능 메모리의 중요성이 더욱 커지고 있다.

지금까지 차세대 강유전체 메모리는 강유전 물질의 분극 현상을 활용해 정보를 저장하기 때문에 플래시 메모리에 비해 낮은 작동 전압에서 빠르게 동작 가능하다는 점에서 주목받아 왔다.

하지만 높은 열처리 온도, 불안정한 동작 특성, 기존 반도체 공정과의 호환성 문제 등이 상용화의 발목을 잡았다.

이에 이 교수 연구팀은 하프니아 기반 강유전체와 산화물 반도체를 이용해 강유전체 메모리를 구현하는 방법을 제시했다.

하프니아는 하프늄 산화물이며 강유전체 메모리는 물질의 분극 현상을 이용해 만든 비휘발성 메모리로 플래시 메모리보다 빠른 속도로 읽기나 쓰기를 할 수 있다. 연구팀은 하프니아 기반 강유전체와 산화물 반도체를 활용해 이런 한계를 돌파했다.

새로운 소재와 구조를 통해 낮은 작동 전압과 빠른 동작 속도를 확보하고 산화물 반도체를 채널 물질로 사용해 공정온도를 낮추며 계면층 형성을 억제해 높은 동작 안정성을 구현했다.

이 결과 기존 플래시 메모리보다 4배 이상 낮은 전압에서 작동하면서 수백 배 이상 빠른 동작 속도, 1억번의 반복적인 동작에도 안정적인 특성을 보이는 것을 확인했다.

특히 강유전체 물질과 산화물 반도체를 원자층 증착(atomic layer deposition) 방식으로 적층해 3차원 소자 제작에 적합한 공정 기술을 확보했다.

기존 플래시 메모리 소자 제작보다 훨씬 간단한 공정으로 400도 이하에서 고성능 소자 제작이 가능함을 제시했다. 관련 내용들은 국내 특허 출원이 완료됐고 해외 특허 출원도 준비하고 있다.

이장식 교수는 “이 기술은 고성능, 고집적 메모리 소자뿐만 아니라 향후 자율주행자동차, 인공지능 등에 필수적인 초저전력·초고속 고집적 유니버설 메모리와 인메모리 컴퓨팅에 적용할 수 있다”고 말했다.



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