수직 집적 다층 나노선 기반의 고성능 융합메모리 요약 모식도. © News1

한국과학기술원(KAIST)은 전기 및 전자공학부 최양규 교수와 이병현(박사과정)학생이 나노선의 5단 수직 적층 기술을 통해 D램과 플래시 메모리 동작이 동시에 가능한 융합메모리 반도체 소자를 개발했다고 21일 밝혔다.

메모리 반도체는 정보화 기술 사회의 핵심 기기로 국내 반도체 산업의 주력 제품이다. 메모리 반도체 분야는 크게 D램과 플래시 메모리로 양분되는데 이는 각 메모리가 가진 고유 특성 때문이다.

D램은 빠른 동작속도를 자랑하지만 휘발성 메모리이기 때문에 안정적 정보 저장을 위해 전력이 많이 소모된다.

반면 플래시 메모리는 D램에 비해 느린 동작속도가 문제점이다.연구팀은 D램과 플래시 메모리 기능이 하나의 트랜지스터 안에서 동시에 동작하는 전면-게이트 실리콘 나노선 구조 기반의 융합 메모리 소자를 제안했다.

그러나 이 구조는 트랜지스터의 소형화에 따른 나노선 면적 감소로 인해 동작 전류도 같이 감소됐고, 이는 메모리 소자 성능의 저하로 이어졌다.

연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 전면-게이트 실리콘 나노선을 수직으로 5단까지 쌓았다.

5단 수직 집적 실리콘 나노선 채널을 보유한 융합 메모리소자는 단일 나노선 기반의 메모리 소자와 대비해 5배의 향상된 성능을 보였다.

이를 통해 시스템 레벨에서 칩 사이즈의 소형화 및 전력 효율의 개선, 패키징 공정 단순화를 통한 제작비용 절감 등이 가능하다.

또 시스템 안에서 칩 간의 간섭효과를 줄여줌으로써 시스템 전체 속도 향상에도 기여가 가능해 융합 메모리의 실효성이 높아질 것으로 기대된다.

이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어사업 스마트IT융합시스템 연구단과 미래유망융합파이오니아 사업의 씨모스(CMOS) THz 기술 융합 연구단의 지원을 받아 수행됐다.

최 교수는 “메모리 반도체의 제작 공정과 성능의 개선 및 높은 실효성이 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 나노 분야 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 8월31일자 온라인 판에 게재됐다.


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