[더테크=전수연 기자] 국내 연구진이 공정 비용은 낮고 초저전력 동작이 가능해 기존 메모리를 대체하거나 차세대 AI 하드웨어를 위한 ‘뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing)’ 구현에 사용될 메모리 소자를 개발했다.

KAIST는 전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀이 디램(DRAM), 낸드(NAND) 플래시 메모리를 대체할 수 있는 ‘초저전력 차세대 상변화 메모리 소자(Phase Change Memory, 열을 사용해 물질의 상태를 비정질과 결정질로 변경하고 이를 통해 저항 상태를 변경하면서 정보를 저장·처리하는 메모리 소자)를 개발했다고 4일 밝혔다.

기존 상변화 메모리는 값비싼 초미세 반도체 노광공정을 통해 제작하며 소모 전력이 높은 문제점이 있었다. 최 교수 연구팀은 상변화 물질을 전기로 국소 형성하는 방식을 통해 제작한 초저전력 상변화 메모리 소자로 노광공정 없이 매우 작은 나노미터 스케일의 상변화 필라멘트를 자체 형성했다. 이는 공정 비용이 매우 낮을 뿐 아니라 초저전력 동작이 가능하다는 장점이 있다.

현재 사용되고 있는 메모리인 디램은 속도가 매우 빠르지만 전원이 꺼지면 정보가 사라지는 휘발성 특징을 갖고 있으며 저장장치로 사용되는 낸드 플래시 메모리는 읽기·쓰기 속도는 상대적으로 느린 대신 전원이 꺼져도 보존하는 비휘발성 특징을 갖고 있다.

이에 반해 상변화 메모리는 디램, 낸드 플래시 메모리의 장점을 모두 가진 차세대 메모리로 빠른 속도, 비휘발성 특성을 동시에 지닌다. 이러한 이유로 상변화 메모리는 기존의 메모리를 대체할 수 있는 차세대 메모리로 각광받으며 메모리 기술 또는 인간의 두뇌를 모방하는 뉴로모픽 컴퓨팅 기술로 연구되고 있다.

그러나 기존 상변화 메모리는 소비 전력이 높아서 실용적인 대용량 메모리 제품·뉴로모픽 컴퓨팅 시스템을 구현하기에는 어려움이 있다. 기존 연구는 메모리 동작을 위한 발열 효과를 높이기 위해 초미세 반도체 노광공정을 이용해 소자의 물리적 크기를 줄여 소비 전력을 낮추는 연구가 진행됐으나 소비 전력 개선 정도가 작고 공정비용, 공정 난이도가 증가해 실용성 측면의 한계점이 존재했다.

최신현 교수 연구팀은 이러한 상변화 메모리의 소비 전력 문제를 해결하기 위해 상변화 물질을 전기적으로 극소 형성하는 기존의 값비싼 초미세 노광공정을 이용한 상변화 메모리 소자보다 소비 전력이 15배 이상 작은 초저전력 상변화 메모리 소자 구현에 성공했다.