서울대 황철성 교수팀 개발 성공

USB 메모리와 같은 초소형 저장장치에 쓰이는 낸드플래시보다 우수한 성능의 반도체 소자를 국내 연구진이 개발했다.

특허 출원까지 완료된 이 기술이 상용화되면 현재 27조원 규모인 낸드플래시 시장을 그대로 이어받아 전 세계 플래시 메모리 시장의 50% 이상을 차지하는 우리나라 반도체의 경쟁력과 기술 우위가 계속될 것으로 전망된다.

서울대 재료공학부 황철성 교수팀은 낸드플래시보다 용량은 1.5배 크고 쓰기 속도는 1000배 빠르지만 크기는 절반에 불과한 차세대 ‘저항 변화 메모리’(R램) 반도체 소자를 개발하는 데 성공했다고 21일 밝혔다. 이번 연구 성과는 재료 분야 권위지 ‘어드밴스트 머티리얼스’ 온라인판 최신호에 실렸다.

플래시메모리 중 하나인 낸드플래시는 전원이 꺼지면 정보가 사라지는 D램과 달리 전원이 없는 상태에서도 데이터를 계속 저장할 수 있고 자유롭게 정보를 저장, 삭제할 수 있다. 디지털카메라, 휴대전화, 컴퓨터 등에 사용된다. 그렇지만 제작 공정이 복잡하고 주어진 칩의 면적에 메모리 소자를 넣어 용량을 늘리는 집적화가 기술적으로 한계에 도달한 상태다.

이 때문에 전기가 통하지 않는 물질에도 일정 수준 이상의 전압을 가하면 미약한 전류가 흐르는 현상을 이용해 재료의 저항 변화에 따라 정보를 저장하는 R램이 주목받아 왔다. 삼성전자 등의 국내 기업은 물론이고 일본 도시바, 미국 IBM 등도 관심을 갖고 개발해 왔다. 그러나 R램은 용량을 늘리면 안정적인 저항 상태를 유지하기 어려워 정보 저장이 쉽지 않고 제작 과정이 까다롭다는 문제가 있다.

연구팀은 ‘전극-다이오드-메모리-전극’의 형태로 차곡차곡 쌓는 간단한 방식으로 R램을 제작해 저항 변화를 안정적으로 만드는 데 성공했다. 구조가 간단해 기존 낸드플래시와 비교했을 때도 성능은 우수하고 제작 비용은 적게 든다는 장점이 있다.

황 교수는 “이번 연구 성과는 차세대 메모리로 주목받는 R램 분야에서 새로운 소자 구조를 제안함으로써 상용화에 한 걸음 더 다가섰다는 데 의미가 있다”고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr