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포스텍 연구팀, 강유전체 메모리 구현방법 제시

강진구 입력 2021. 01. 14. 17:30

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포스텍(총장 김무환)은 신소재공학과 이장식 교수, 통합과정 김민규, 김익재 씨 연구팀이 하프니아 기반 강유전체와 산화물 반도체를 이용해 강유전체 메모리를 구현하는 방법을 제시했다고 14일 밝혔다.

새로운 방식으로 구현된 강유전체 메모리는 기존 플래시 메모리나 페로브스카이트 기반 강유전체 메모리보다 훨씬 우수한 메모리 특성을 보였으며 수직 구조의 소자 제작을 통해 고집적 3차원 메모리에 적용될 수 있음도 확인했다고 설명했다.

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플래시 메모리 한계 넘는 '강유전체 메모리' 나왔다
사진은 포스텍 신소재공학과 이장식 교수.

[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 신소재공학과 이장식 교수, 통합과정 김민규, 김익재 씨 연구팀이 하프니아 기반 강유전체와 산화물 반도체를 이용해 강유전체 메모리를 구현하는 방법을 제시했다고 14일 밝혔다.

새로운 방식으로 구현된 강유전체 메모리는 기존 플래시 메모리나 페로브스카이트 기반 강유전체 메모리보다 훨씬 우수한 메모리 특성을 보였으며 수직 구조의 소자 제작을 통해 고집적 3차원 메모리에 적용될 수 있음도 확인했다고 설명했다.

현재까지 차세대 강유전체 메모리는 강유전 물질의 분극 현상을 활용해 정보를 저장하기 때문에 플래시 메모리에 비해 낮은 작동 전압에서 빠르게 동작 가능하다는 점에서 주목받아 왔다.

하지만 높은 열처리 온도와 불안정한 동작 특성, 기존 반도체 공정과의 호환성 문제 등으로 상용화에 애로를 겪어 왔다.

연구팀은 하프니아 기반 강유전체와 산화물 반도체를 활용한 새로운 소재와 구조를 통해 낮은 작동 전압과 빠른 동작 속도를 확보하고, 산화물 반도체를 채널 물질로 사용해 공정온도를 낮추고 계면층 형성을 억제해 높은 동작 안정성을 구현했다.

그 결과, 기존 플래시 메모리보다 4배 이상 낮은 전압에서 작동하면서 수백 배 이상 빠른 동작 속도, 1억 번의 반복적인 동작에도 안정적인 특성을 보이는 것을 확인했다.

강유전체 물질과 산화물 반도체를 원자층 증착(atomic layer deposition) 방식으로 적층해 3차원 소자 제작에 적합한 공정 기술도 확보했다.

[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 신소재공학과 이장식 교수, 통합과정 김민규, 김익재 씨 연구팀이 하프니아 기반 강유전체와 산화물 반도체를 이용해 강유전체 메모리를 구현하는 방법을 제시했다고 14일 밝혔다.사진은 연구흐름도.(사진=포스텍 제공) 2021.01.14.photo@newsis.com

기존 플래시 메모리 소자 제작보다 훨씬 간단한 공정으로 400도 이하에서 고성능 소자 제작이 가능함도 제시했다. 관련 내용들은 국내 특허 출원이 완료됐고, 해외 특허 출원도 준비하고 있다.

이 연구결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)' 최근호에 게재됐다.이번 연구는 삼성미래육성사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구를 주도한 이장식 교수는 “이번 연구 결과는 기존 3차원 낸드 플래시 메모리의 한계를 돌파할 수 있는 차세대 고집적·고성능 메모리를 구현하기 위한 기반 기술을 확보하고 그 가능성을 직접 확인했다는 데 큰 의미가 있다”며 “이러한 기술은 고성능, 고집적 메모리 소자뿐만 아니라 향후 자율주행자동차, 인공지능 등에 필수적인 초저전력·초고속 고집적 유니버설 메모리와 인메모리 컴퓨팅에 적용할 수 있다”고 말했다.

☞공감언론 뉴시스 dr.kang@newsis.com

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