KAIST, 뉴로모픽 컴퓨팅 '상변화 메모리' 소자 개발

기사등록 2024/04/04 15:19:58

최신현 교수팀 '초저전력 소자' 확보, 네이처에 발표

DRAM 및 낸드 플래시 메모리 대체가능, 소비 전력 15배↓

값비싼 초미세 노광공정 제거, 다양한 메모리 분야 활용 기대

[대전=뉴시스] KAIST 연구진이 제작한 초저전력 상변화 메모리 소자 개념도와 기존 상변화 메모리 소자 대비 초저전력 상변화 메모리 소자의 소비 전력 비교도.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지
[대전=뉴시스] KAIST 연구진이 제작한 초저전력 상변화 메모리 소자 개념도와 기존 상변화 메모리 소자 대비 초저전력 상변화 메모리 소자의 소비 전력 비교도.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지
[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 공정비용이 낮고 초저전력 동작이 가능해 차세대 인공지능 하드웨어를 위한 뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing) 구현에 사용될 메모리 소자가 국내연구진에 의해 개발됐다.

KAIST는 전기및전자공학부 최신현 교수팀이 디램(DRAM) 및 낸드(NAND) 플래시 메모리를 대체할 수 있는 초저전력 차세대 상변화 메모리 소자를 개발했다고 4일 밝혔다.

상변화 메모리(Phase Change Memory)는 열을 사용해 물질상태의 비정질과 결정질을 변환시켜 저항상태를 변경, 정보를 저장하거나 처리하는 메모리 소자다.

기존 상변화 메모리는 값비싼 초미세 반도체 노광공정을 통해 제작됐고 소모전력도 높았다.

이번에 최 교수팀은 상변화 물질을 전기적으로 극소형성하는 방식을 통해 초저전력 상변화 메모리 소자를 제작해 값비싼 노광공정 없이도 매우 작은 나노미터(㎚) 수준의 상변화 필라멘트를 형성했다.

이 방식은 공정비용이 매우 낮을 뿐 아니라 초저전력 동작이 가능하다는 장점이 있다.

현재 널리 사용되고 있는 메모리인 디램(DRAM)은 속도가 매우 빠르지만 전원이 꺼지면 정보가 사라지는 휘발성을 갖고 있으며 저장장치로 사용되는 낸드 플래시 메모리는 읽기/쓰기 속도는 상대적으로 느린 대신 전원이 꺼져도 정보를 보존하는 비휘발성 특징을 갖고 있다.

반면 상변화 메모리는 디램과 낸드 플래시 메모리의 장점을 모두 가진 차세대 메모리로 빠른 속도와 비휘발성 특성을 동시에 지닌다.

이로 차세대 메모리로 각광받으며 메모리 기술 또는 인간의 두뇌를 모방하는 뉴로모픽 컴퓨팅 기술로 활발히 연구되고 있다.

기존 상변화 메모리 연구는 발열효과를 높이기 위해 초미세 반도체 노광공정을 이용, 소자의 물리적 크기를 줄여 소비전력을 낮추데 집중했으나 여전히 소비전력 개선 정도가 미미하고 공정비용과 난이도가 높다는 한계가 있다.

최신현 교수팀은 상변화 메모리의 소비전력 문제를 해결키 위해 상변화 물질을 전기적으로 극소형성해 기존 값비싼 초미세 노광공정을 이용한 상변화 메모리 소자보다 전력이 15배 이상 적은 초저전력 상변화 메모리 소자 구현에 성공했다.

KAIST 전기및전자공학부 박시온 석박사통합과정, 홍석만 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '네이처(Nature)' 4월호에 4일자 출판됐다.(논문명:Phase-Change Memory via a Phase-Changeable Self-Confined Nano-Filament)

최 교수는 "이번에 개발한 초저전력 상변화 메모리 소자는 난제였던 제조비용과 에너지 효율을 대폭 개선한 소자로 의미가 크다"며 "물질선택이 자유로워 고집적 3차원 수직 메모리 및 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템 등 다양한 응용이 가능할 것"이라고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]
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