AMAT, 주류 메모리 대신할 차세대 메모리 3종 소개
AMAT, 주류 메모리 대신할 차세대 메모리 3종 소개
  • 이예영 기자
  • 승인 2019.06.13 14:17
  • 댓글 0
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M램, PC램, Re램이 차세대 메모리 후보

미국 재료공학 솔루션 기업 어플라이드 머티어리얼즈(AMAT: Applied Materials)가 새로운 메모리 제조 요건을 제시했다.

현재 어떤 메모리도 이상적인 반도체 메모리의 모든 속성을 제공하지는 못한다. AMAT는 주류 메모리를 보완할 신규 메모리 후보로 M램(Magnetic RAM), PC램(Phase Change RAM), Re램(Resistive RAM) 등 3종을 소개했다. 해당 메모리들은 이미 상용화 단계에 접어들었으며 성능 개선, 전력·비용 절감의 특징을 가지고 있다.

우선 M램은 빠른 속도, 비휘발성, 저전력(마그네틱 기술), 높은 경제성을 갖춰 사물인터넷(IoT) 분야에서 주목받고 있다. SRAM보단 느리지만 많은 내장 컴퓨팅 애플리케이션의 작업 메모리로 사용할 수 있을 만큼 빠르다.

특히 인공지능(AI) 연산을 지원할 IoT 기기의 주요 메모리 후보로 꼽히고 있다. 향후 임베디드 시장의 자동차 분야에서 고온 요구 조건을 충족하게 될 것으로 기대된다.

다만 기술·제조 관점에서 자기터널접합(MTJ: Magnetic Tunnel Junction) 형성에 필요한 많은 박막 스택을 정확히 증착하는 것은 과제로 남아있다.

PC램은 프로그래밍 메커니즘으로 열에 의해 고도의 비결정 소재 배열에서 결정 배열로 전환되는 ‘상 변화(phase change)’ 소재를 기반으로 한다. 랜덤 액세스, D램(DRAM)보다 낮은 비용, 3D 확장성, 비휘발성 등 특징을 갖는다.

PC램은 임계 구조를 형성하기 위해 멀티 레이어(layer) 소재가 정확히 증착돼야 한다. PC램 층은 M램만큼 얇진 않지만 불순물에 매우 민감하다. 때문에 다양한 소재를 사용할 수 있고 미세 입자와 불순물을 예방할 수 있는 물리기상증착(PVD: Physical Vapor Deposition) 공정 기술이 요구된다. 일단 PC램 스택이 형성되면 플라즈마 식각 방식을 이용해 개별 메모리 셀이 형성되고 캡슐화는 노출된 상 변화 소재를 보호한다.

확장성은 PC램 비용 로드맵을 추진하는 핵심이다. 2D 스케일링은 CD(Critical Dimension)를 20나노(nm) 하프 피치로 줄이기 위해 사용되고 15-16nm 디자인 룰이 곧 등장할 것으로 예상되고 있다.

PC램의 3D 스케일링은 더욱 전망이 좋다. 초기 디자인은 2레이어 스택을 이용했지만 기술 로드맵에 따르면 4레이어, 8레이어 스택도 가능할 것으로 보인다.

Re램은 고밀도 애플리케이션을 겨냥한다. 이온 브릿지 내 금속 필라민트에 삽입되거나 기본 소재 내 생성된 산소 정공으로 생성되기도 하는 등 기술이 다양하다. 정보 비트(bit)는 저항성 소재 중 주로 금속 산화물에 저장된다. 저항성 소재에 전류를 가해 프로그래밍이 수행되고 각기 다른 수준의 저항성을 감지해 읽기를 수행한다. 또한 광범위한 소재를 사용할 수 있다.

다만 Re램은 내구성에 한계가 있기 때문에 소재와 제조 기술을 개선해 신뢰성을 확보할 필요가 있다.

이 같은 차세대 메모리 기술은 오염되지 않은 깨끗한 환경에서 정확한 박막 증착, 측정, 식각∙제거, 캡슐화로 생성되는 구조와 새로운 소재를 이용하게 된다.

AMAT는 고객이 새로운 재료 공학 솔루션을 이용할 수 있도록 노력할 계획이라고 전했다.


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