전력 소모 100분의 1로 낮춘 차세대 메모리

게티이미지뱅크 제공.

국내 연구진이 전력 소모를 기존보다 100분의 1로 낮춘 자기저항메모리(MRAM) 소자를 개발했다. MRAM은 전원이 꺼져도 데이터를 유지하는 차세대 비휘발성 메모리다.

연세대는 조만호 물리학과 교수팀이 전자와 스핀이 독특하게 움직이는 저대칭 위상물질 '비스무트-안티모니(Bi1-xSbx)'를 이용해 별도의 자기장 없이 전류만으로 자석의 방향을 뒤집는 소자를 개발했다고 8일 밝혔다. 연구결과는 8월 25일 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'에 공개됐다. 

원자에는 '스핀'이라는 물리적 특성이 있다. 이 스핀에 따라 원자에서 발생하는 자기장 방향이 달라진다. MRAM은 작은 금속 원자들이 나타내는 자기장 방향을 디지털 정보 ‘0’과 ‘1’로 이용한다.

스핀-궤도 토크(SOT) 방식의 MRAM은 원자에 전류를 흘려 스핀을 조절한다. 빠르고 낮은 전력으로 동작할 수 있어 차세대 MRAM의 핵심 기술로 주목받는다. 

기존 SOT MRAM에서는 스핀 방향을 조절해 자기장 방향을 바꾸기 위해서 외부에 추가 구조를 설치해 주는 등 복잡한 기술이 필요했다. 연구팀은 비스무트-안티모니 소재를 이용해 추가 구조를 설치해 주지 않고도 전류를 흘려 자기장 방향을 쉽게 바꿀 수 있는 SOT MRAM을 개발했다. 

연구팀이 개발한 SOT MRAM은 스핀 생성 효율이 기존에 사용한 SOT MRAM보다 5배 더 높다. 10만 회 이상의 반복 동작에서도 안정적으로 자기장 방향을 바꿨다. 자기장 반전에 필요한 전류량도 기존보다 100분의 1로 더 낮다. 

조만호 교수는 “저전력·고효율 스핀메모리 개발에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대한다”고 말했다.

<참고자료>
doi: 10.1002/adma.74710

[김소연 기자 lecia@donga.com]