전력소모 1000배 이상 낮춘 `플래시 메모리` 개발

KAIST, 음의 정전용량 효과 활용해 성능 극복
하프늄옥사이드 강유전체 박막 기반으로 구현

KAIST는 음의 정전용량 효과를 이용해 기존 플래시 메모리 대비 전력 소모가 1000배 이상 낮은 저전력 고성능 플래시 메모리 기술을 개발했다. KAIST 제공

기존 플래시 메모리에 비해 전력소모를 1000배 이상 줄일 수 있는 반도체 기술이 개발됐다.

KAIST는 전상훈 전기·전자공학부 교수 연구팀이 '음의 정전용량 효과'를 이용해 기존 플래시 메모리의 물리적 성능 한계를 뛰어넘는 새로운 플래시 메모리를 개발했다고 18일 밝혔다.

음의 정전용량 효과(NC 효과)는 전압이 증가하면 전하량이 감소하는 현상으로, 이런 특성을 가진 유전체를 사용하면 트랜지스터의 전압을 내부적으로 증폭해 상대적으로 낮은 전압으로 작동할 수 있다.

최근 페로브스카이트 강유전체에서 음의 정전용량 효과를 실험적으로 관찰했지만, 소형화와 반도체 제조 공정에 부합하지 않아 소자 구현에 한계가 있었다.

연구팀은 반도체 공정에 사용되는 하프늄옥사이드 강유전체 박막의 음의 정전용량 효과를 안정화해 저전압 구동이 가능한 강유전체 소재의 NC-플래시 메모리를 개발하는 데 성공했다. 이 메모리는 전력 소모를 기존보다 1000배 이상 적고, 인메모리 컴퓨팅을 기반으로 구현돼 세계 최고 수준의 에너지 효율을 발휘한다고 연구팀은 설명했다. 인메모리 컴퓨팅은 메모리를 이용해 데이터 저장과 연산할 수 있는 기술이다.

전상훈 교수는 "저전압과 고성능 특성을 구현해 차세대 낸드 플래시 메모리 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(지난해 12월호)'에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr