DGIST, 극한 환경에도 작동하는 차세대 반도체 메모리 개발

국내 연구팀이 발열 반응 유도 연소 합성을 통한 저온 액상 공정을 개발하고, 시냅스 모사 비휘발성 반도체 메모리를 구현했다. 우수한 내구성과 고온의 환경에서도 뛰어난 데이터 저장능력으로 차세대 컴퓨팅 시스템에 활용될 것으로 기대된다.

대구경북과학기술원(DGIST·총장 이건우)은 권혁준 전기전자컴퓨터공학과 교수팀(제1저자 장봉호 박사과정생)이 저온에서도 고품질의 산화막 제작과 효과적인 패터닝이 동시에 가능한 신규 제조 기술을 개발하고, 이를 이용한 비휘발성 저항 변화 메모리를 구현했다고 25일 밝혔다.

왼쪽부터 권혁준 DGIST 교수, 장봉호 박사과정생

최근 인공지능(AI)·빅데이터·사물인터넷(IoT) 장치와 같은 데이터 집약적 컴퓨팅 시스템의 발전에 따라 우수한 내구성, 빠른 동작 속도, 낮은 전력 소모를 필요로 하는 새로운 차세대 비휘발성 메모리 수요가 급증하고 있다. 메모리 중 하나인 '저항 변화 메모리'는 전류를 통해 메모리 정보를 바꾸는 방식을 사용한다.

저항 변화 메모리를 개발하는 방법으로 주목받고 있는 액상 공정 기술은 큰 면적에 저렴하게 제작할 수 있다는 장점이 있지만, 높은 온도에서만 작동할뿐더러 균일한 패턴을 형성하기 어렵다는 단점이 있다.

연구팀이 개발한 기술을 적용한 저항 변화 메모리는 낮은 온도에서도 자외선 반응을 통해 균일한 패턴을 형성한다. 연구장면.

연구팀은 이러한 단점을 극복하기 위해 액상 공정에 '연소 합성 기술'을 결합했다. 연소 합성 기술은 발열 반응을 이용해 연소 과정에서 발생하는 열을 이용해 물질을 합성한다. 이 때문에 연소 합성 기술을 이용하면 외부에서 고온을 제공할 필요가 없어 액상 공정의 단점을 보완하는 데 유용하다.

더 나아가 해당 기술로 저항 변화 메모리도 제작했다. 제조된 저항 변화 메모리는 1000회 이상 반복해 정보를 바꾸어도 메모리 동작에 문제가 없을 만큼 우수한 내구성을 가지고 있다. 또 고온의 환경에서도 10만초 이상 데이터가 보존되는 결과를 보였다.

권혁준 교수는 ““집약적 차세대 컴퓨팅 시스템과 액상 공정 기반의 전자소자를 대량 생산하는 데에도 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 장봉호 박사과정생이 제1저자로, 권혁준 교수가 교신저자로 참여했다. 연구성과는 최근 세계적 학술지인 'Journal of Materials Science & Technology'에 온라인 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부의 개인기초연구사업, 차세대지능형반도체기술개발사업 및 나노소재기술개발사업, 그리고 DGIST P-CoE 사업의 지원을 받아 수행했다.

대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com