삼성전자, 전력 96% 줄인 차세대 낸드플래시 기술 공개

강유전체와 산화물 반도체 조합 새로운 구조 소자 구현
셀당 5bit 저장 용량 유지하면서 전력 소모는 크게 낮춰
'용량 확대와 전력 효율 저하의 상충 문제' 동시에 해결

[아이뉴스24 권서아 기자] 삼성전자가 기존 대비 최대 96% 전력 소모를 줄일 수 있는 차세대 낸드플래시 기술을 세계 최고 권위의 학술지 네이처(Nature)에 발표했다. 인공지능(AI) 데이터 처리량이 급증하는 가운데 저장 장치의 전력 효율을 획기적으로 끌어올릴 기술로 평가된다.

삼성전자는 27일 반도체 뉴스룸을 통해 종합기술원(SAIT)과 반도체연구소 소속 연구진 34명이 공동 개발한 '저전력 낸드플래시 메모리를 위한 강유전체 트랜지스터' 연구가 네이처에 게재됐다고 밝혔다.

논문에 참여한 삼성전자 SAIT 연구진 [사진=삼성전자]

연구진은 강유전체와 산화물 반도체를 조합해 새로운 구조의 낸드플래시 소자를 구현했다. 강유전체는 스스로 전기를 띠며 정보를 저장할 수 있는 물질로, 산화물 반도체는 전류 누설이 적어 전력 손실을 최소화하는 장점이 있다.

기존 낸드플래시는 적층 수가 늘어날수록 신호가 여러 셀을 거쳐 전달돼 읽기·쓰기 과정에서 전력 소모가 증가하는 구조적 한계가 있었다. 연구팀은 그동안 고성능 소자에서는 약점으로 여겨졌던 산화물 반도체의 문턱전압 특성이 강유전체 기반 구조에서는 오히려 전력 절감에 유리하게 작용한다는 점을 세계 최초로 규명했다.

이 기술을 적용하면 현존 최고 수준인 셀당 5비트(bit) 저장 용량을 유지하면서도 전력 소모를 크게 낮출 수 있다. 기존 기술에서 지적돼온 '용량 확대와 전력 효율 저하의 상충 문제'를 동시에 해결할 수 있다는 평가다.

삼성전자는 해당 기술이 상용화될 경우 AI 데이터센터, 모바일 기기, 엣지 AI 디바이스까지 전반적인 전력 효율을 크게 향상시킬 것으로 기대한다. 데이터센터는 전력 운영비 절감 효과를, 모바일 기기는 배터리 사용 시간 증가를 기대할 수 있다.

논문에 참여한 삼성전자 SAIT 연구진 (좌측부터) 최덕현 연구원, 허진성 Master, 김상욱 Research Master, 유시정 연구원. [사진=삼성전자]

이번 연구의 제1저자인 유시정 SAIT 연구원은 "AI 생태계가 확대될수록 저장장치의 전략적 중요성은 더욱 커지고 있다"며 "제품 적용을 목표로 후속 연구를 이어갈 것"이라고 말했다.

/권서아 기자(seoahkwon@inews24.com)