“전원 꺼져도 정보 저장 가능”

전원이 꺼져도 정보를 저장할 수 있는 차세대 비휘발성 메모리 CB램을 상용화할 수 있는 기반 기술이 국내 연구팀에 의해 개발됐다.

포스텍은 6일 기계공학·화학공학과 노준석 교수<사진>와 박사후연구원 닐루파 래이즈 호쎄니씨, 황현상 교수팀이 질소를 도핑한 GST를 통해 저항률이 100배 증가해 성능이 크게 향상된 CB램 소자를 개발했다고 밝혔다. GST는 게르마늄(Ge)·안티모니(Sb)·텔루늄(Te)이 결합된 화합물 물질이다.

차세대 메모리 개발에선 저항성이 중요하다. 저항 메모리를 사용하기 때문이다. 저항성이 높아지면 처리가능한 정보 양이 많이지고 성능이 향상된다. 이 가운데 CB램은 플래시 램에 비해 100배 적은 전력을 소비하면서 읽기·쓰기 작업이 가능하고 장치 신뢰도 및 논리 회로 뒷면의 결합이 쉽다는 장점이 있다. 하지만 저항성을 높이기 위해 결정화 온도를 높여야 하는 문제점이 있다.

이에 연구팀은 CB램 구조 속에서 절연체를 활용해 저항성을 높이는 방법을 찾아냈다. CB램은 금속-절연체-금속의 구조를 가지고 있다. 지금까진 GST를 절연체로 사용해왔다. 연구팀은 얇은 GST 필름에 질소를 도핑해 결정질의 입자 성장을 조절할 수 있게 돼 저항성을 증가시켰다. 실험 결과 동작 전압과 온·오프 비율이 높은 전류 가운데 안정적인 값이 나왔고, 고온인 85℃에서도 일정한 성능을 보였다. 연구팀은 기존 소자 공정에 질소 도핑을 추가하는 것만으로 손쉽게 적용할 수 있어서 기존 소자의 성능을 크게 향상시키며 기존 소자를 대체할 수 있을 것이라고 설명했다.

노준석 교수는 “기존 GST 필름에 질소를 도핑하는 간단한 방법을 통해 CB램 소자를 개발했다”면서 “스마트폰·의료기기 등 작고 성능 좋은 메모리가 필요한 분야에 바로 적용 가능하며 기존 소자를 대체할 연구가 될 것”이라고 말했다. 이 연구는 재료 분야 국제 학술지인 어드밴스드 전자 재료(Advanced Electronics Materials)의 표지논문으로 선정됐다.

포항=김기태기자 ktk@yeongnam.com

김기태 기자

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