정종오기자
▲차세대 수직 저항 변화 소자 구조.[사진제공=한국연구재단]<br />
[아시아경제 정종오 기자] 낸드 플래시를 넘어서는 차세대 반도체 소자가 개발됐다. 국내 연구팀이 USB 등 초소형 저장메모리에 사용되는 낸드 플래시의 한계를 극복할 수 있는 자가 정류·저항변화 메모리를 내놓았다. 이번 소자는 기존 낸드 플래시 대비 정보를 저장하고 쓰는 속도가 1000배 빠르고 용량은 1.5배 높였다. 기존보다 2분 이하로 작아질 수 있을 뿐 아니라 공정 비용이 낮아 차세대 메모리로 상용화가 기대된다. 현재 연 27조 원 규모의 낸드 플래시 시장을 계승·확대하고 플래시 메모리 시장의 50% 이상을 차지하는 우리나라 반도체 경쟁력을 강화할 수 있을 것으로 기대한다. 낸드 플래시(NAND flash)는 복잡한 공정과 집적화의 한계 등으로 가까운 미래에 개발할 수 있는 성능의 한계에 도달할 것으로 전망한다. 저항변화 메모리(RRAM)는 낸드 플래시의 바통을 넘겨받을 수 있는 차세대 주자로 학계의 주목을 받고 있다. 집적화는 주어진 칩(Chip)의 면적에 더 많은 메모리 소자를 넣어 용량을 늘리는 과정을 말한다. 한 메모리 소자에 기존 2비트(bit) 보다 많은 3비트를 저장하기 위해서는 8가지 상이한 저항상태를 기록해야 한다. 감지 증폭기는 이 기록을 읽고 확대해 외부로 신호를 보내는 역할을 한다. 기존의 저항변화 메모리 소자에서는 저항의 변동 폭이 수만 배로 커져 감지증폭기가 읽어 낼 수 없었다.연구팀은 '전극 - 다이오드층 - 메모리층 - 전극'을 쌓은 간단한 메모리 구조를 바탕으로 8가지 저항상태를 안정적으로 동작하게 했다. 이를 통해 각 메모리 소자에 3비트를 저장해 기존대비 용량을 1.5배 늘리고 감지 증폭기를 직접 연결해 외부로 신호를 보내는 성공했다. 이 메모리 구조에서는 기존 대비 성능이 약 1000배에 달하는 우수한 다이오드가 '전극-다이오드 층'에 내제돼 정류 작용을 하고 아래에는 '메모리층-전극 층'이 저항변화 메모리 역할을 수행 한다. 서울대 황철성 교수(교신저자)가 주도하고 윤정호 박사후연구원 (제1저자)이 수행했다. 연구 결과는 재료분야 학술지인 어드밴스드 머터리얼스(Advanced materials)에 5월14일 온라인(논문명 : Pt/Ta2O5/HfO2?x/Ti Resistive Switching Memory Competing with Multilevel NAND Flash)에 실렸다. 황철성 교수는 "이번 성과로 차세대 메모리로써 각광받는 저항변화 소자 분야에서 세계적 기술을 선점했다"며 "새로운 회로와 소자 구조를 제안해 감지 증폭기 활용 문제를 해결함으로써 상용화에 한 걸음 더 나아갔다"고 설명했다. 정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr<ⓒ세계를 보는 창 경제를 보는 눈, 아시아경제(www.asiae.co.kr) 무단전재 배포금지>