[피스앤칩스]D램 속도에 낸드처럼 저장…차세대 메모리 향방은

D램·낸드 장점 결합한 新 메모리
P·M·R램 기대 속 완성품은 아직
차세대 메모리 응용 연구 활발

편집자주현대 산업의 쌀로 불리는 반도체. 매일 듣는 용어이지만 막상 설명하려고 하면 도통 입이 떨어지지 않죠. 어렵기만 한 반도체 개념과 산업 전반의 흐름을 피스앤칩스에서 쉽게 떠먹여 드릴게요. 숟가락만 올려두시면 됩니다.

[아시아경제 김평화 기자] 메모리 반도체 대표 선수로는 D램과 낸드플래시가 있습니다. 두 제품 모두 '메모리'라는 품목명에 맞게 정보를 저장하는 역할을 합니다.

차이는 전원을 껐을 때 나타납니다. D램은 전원이 꺼지면 저장했던 정보가 사라지는데요, 낸드는 정보가 남아 있습니다. D램을 휘발성 메모리, 낸드를 비휘발성 메모리라고 부르는 이유입니다.

데이터 처리 속도도 다릅니다. 낸드 성능이 좋아지고 있긴 하지만 D램의 처리 속도가 더 빠릅니다. 두 제품이 상호 보완적인 역할을 한다고 보시면 됩니다.

삼성전자가 지난달 공개한 16나노급 16Gb DDR5 D램 제품. / [이미지제공=삼성전자]

이렇다 보니 두 제품의 장점만 뽑아 새로운 메모리를 선보이려는 시도들이 과거부터 있었다고 합니다. 전원을 꺼도 정보가 사라지지 않고 처리 속도도 빠른 차세대 메모리를 찾고자 한 겁니다.

반도체 업계와 학계가 그간 연구하던 차세대 메모리로는 ▲상변화 메모리(P램) ▲스핀주입 자화반전 메모리(M램) ▲저항변화형 메모리(R램) 등이 있습니다. P램은 PC램, M램은 STT-M램, R램은 Re램으로도 불립니다.

P램이 특정 물질의 상변화를 통해 정보를 저장한다면, M램은 자성의 특성을 활용해 정보를 저장한다고 합니다. R램은 특정 물질에 전압을 가해 정보를 저장한다는 점에서 차이가 있죠.

반도체 업계는 차세대 메모리를 선보이고자 2010년대부터 적극적인 사업 행보를 보였습니다. 삼성전자는 2011년 미국의 M램 개발사 그란디스를 인수했습니다. SK하이닉스도 2011년과 2012년에 M램과 P램을 개발하고자 각각 일본 도시바, 미국 IBM과 협업을 시작했죠.

이후에도 반도체 기업들의 차세대 메모리 사업 소식이 때때로 들렸는데요, 결과적으로 기존 메모리를 대신할 완성품은 나오지 못했습니다. 관련 기술의 업계 표준도 아직은 없는 상황입니다.

엄재철 영진전문대 반도체전자계열 교수는 "세계적으로 연구가 활발했고 우리도 정책 과제로 개발을 추진했지만 (차세대 제품을) 메인 메모리로 쓸 만큼 성능을 높이기에 한계가 있었다"고 말했습니다.

SK하이닉스가 지난해 선보인 238단 4차원(4D) 낸드 / [이미지제공=SK하이닉스]

최근에는 차세대 메모리 기술을 토대로 한 응용 연구가 활발한 모습입니다. 반도체 기술을 개발하는 범정부 조직인 차세대지능형반도체사업단은 인공지능(AI) 반도체를 선보이고자 시냅스 소자를 연구하고 있는데요, 이때 차세대 메모리 기술을 활용하고 있다고 합니다.

삼성전자 종합기술원은 지난해 M램 기반의 인-메모리 컴퓨팅을 세계 처음으로 구현하기도 했죠. 인-메모리 컴퓨팅은 메모리에서 데이터 저장과 연산 기능을 수행해 AI 반도체를 가능케 하는 기술입니다.

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김평화 기자 peace@asiae.co.kr