"캐패시터 없는 DRAM으로 데이터 1천초 유지"

ETRI-UST, 산화물 반도체 기반…메모리 윈도우도 13배 향상

(지디넷코리아=박희범 기자)국내 연구진이 인공지능(AI) 연산에 유용한 저전력·고집적 메모리 구조를 제시했다. 별도 캐패시터 없이도 데이터를 안정적으로 저장할 수 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 산화물 반도체 트랜지스터(TFT)를 적용한 ‘2T0C(2-트랜지스터-0-캐패시터)’ DRAM 구조를 만들었다고 14일 밝혔다.

산화물 반도체로 캐패시터 없는 DRAM 구조를 제안한 ETRI 연구진.(사진=ETRI)

연구결과는 국제학술지 어드벤스드 사이언스에 온라인으로 게재됐다.

이 기술은 ‘캐패시터리스 DRAM’이라 불리는 차세대 메모리 방식이다. 현재 쓰이는 DRAM은 1T1C 구조다. 트랜지스터 1개와 캐패시터 1개가 함께 작동해 데이터를 저장한다. 이때 캐패시터는 전기를 저장하는 공간 역할을 한다.

그러나 반도체가 작아질수록 이 캐패시터를 만드는 과정이 어려워지고, 전력 소모도 커지는 문제가 있다.

연구팀은 ‘산화물 반도체’라는 소재에 주목했다. 알루미늄이 첨가된 인듐-주석-아연 산화물(ITZO) 소재를 사용해 트랜지스터를 만들고, 아산화질소(N2O) 플라즈마 공정을 통해 내부 결함을 정밀하게 조절했다. 산화물 반도체는 전기가 새 나가는 양인 누설 전류가 적고, 전하를 안정적으로 유지할 수 있다.

데이터를 읽는 트랜지스터 채널 비율(W/L)을 최적화해 저장된 전하가 쉽게 사라지지 않도록 설계했다.  그 결과, 1,000초 이상 데이터를 유지하는데 성공했다. 데이터를 ‘0’과 ‘1’로 명확하게 구분할 수 있는 범위인 메모리 윈도우도 약 13배 향상됐다.

남수지 플렉시블전자소자연구실 박사는 "산화물 반도체 기술이 차세대 메모리 소자에도 적용될 수 있음을 확인했다. 앞으로 3차원 반도체 집적 기술과 저전력 컴퓨팅 시스템 구현에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

연구는 양차환 UST 과학기술연합대학원대학교 ETRI 캠퍼스 석사과정생이 제1저자로 진행했다.

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)