전기 덜 쓰고, 발열 줄인 'M램’메모리' 반도체 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 울산과학기술원(UNIST) 연구팀이 M램(자성메모리) 반도체의 전력소모와 발열을 잡을 메모리 소자를 개발했다.

UNIST는 유정우 신소재공학과 교수팀이 저전력으로 메모리에 데이터를 저장할 수 있는 M램 소자 구조를 제안하고, 실험으로 이를 입증했다고 28일 밝혔다.

유정우 교수(아랫줄 가운데) 연구팀.(사진=울산과학기술원)

M램은 낸드플래시와 D램의 장점을 갖춘 차세대 메모리다. 낸드플래쉬처럼 전원을 꺼도 데이터가 날아가지 않는 비휘발성을 지녔고, D램 수준으로 속도가 빠르다. 안전성과 빠른 데이터 읽기, 쓰기가 필요한 분야에서 일부 상용화됐다.

M램은 메모리에 데이터를 쓰고 지울 때 전류를 쓴다. 메모리 소자를 구성하는 두 개 자성층의 자화 방향이 서로 평행일 때는 저항값이 작고 반평행 상태일 때는 저항값이 높아져 각각의 평행 반평행 상태에 따라 0과 1의 데이터로 저장한다. 자성층 자화 방향을 바꾸는 데는 문턱전류 이상의 전류를 흘려야하며 이때 발생하는 전력 소모와 발열이 문제였다.

연구팀이 개발한 메모리 소자는 전압 펄스만으로 메모리에 정보를 쓸 수 있다. 이 소자는 그래핀이 자성절연체인 이트륨 철 가넷(YIG)과 강유전체인 고분자(PVDF-TrFE) 사이에 끼어 있는 구조인데, 전압 펄스를 가하면 그래핀에 흐르는 전류 방향이 바뀐다. 이 방향에 따라 0과 1을 저장한다.

개발된 메모리 소자에는 역에델스타인 효과, 강자성공명 현상 등과 같은 물리 이론도 적용됐다.

유정우 교수는 “발열과 에너지 소모를 줄이고 기하급수적으로 늘어나는 AI 반도체 소자의 전력 소모 문제를 해결할 수 있는 실마리를 제공한 연구”라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’에 지난 10일자로 게재됐다.