TB(테라바이트)급 비휘발성 메모리 제작 원천기술 개발
- 나노분야 국제학술지 나노레터스 1월호에 실려 - 
     

“조그만 핀 머리 하나에 백과사전 전권의 내용을 모두 담는 날이 도래할 것이다.” 20세기 최고의  물리학자 리처드 파인만이 1959년 연설에서 외친 유명한 문구다. 당시 파인만의 주장은 허무맹랑한 이야기처럼 들렸지만 현재 손톱만한 크기의 메모리가 기가(Giga)단위에서 테라(Tera) 단위로 넘어가고 있는 것을 보면 파인만의 주장은 점차 현실화되어 가고 있음을 알 수 있다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 신용현) 나노소재평가센터 엄대진, 문창연, 구자용 박사팀이 테라바이트(Tera Byte)급 비휘발성 메모리*를 제작할 수 있는 원천기술을 개발했다. 해당 연구결과는 나노분야 국제학술지인 나노레터스(Nano Letters) 1월 14일자에 게재되었다. *비휘발성 메모리 : 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 유지하는 메모리 형태. 플래시메모리, ROM, 자기저항메모리, 전기저항 메모리 등이 해당

기본적으로 메모리의 구조가 간단해지면 보다 많은 디지털 정보 저장이 가능하다. 현재 메모리는 실리콘 웨이퍼위에 복잡한 설계와 공정을 통해 생산되고 있다.

KRISS 연구팀은 간단한 공정으로 실리콘 웨이퍼 표면 원자 각각에 ‘0’이나 ‘1’의 이진정보를 쓰고 지울 수 있는 초고집적 비휘발성 메모리 기술을 개발하고 그 동작원리를 밝혔다.
    -실리콘 웨이퍼에 일정량의 붕소(B)를 주입한 후, 열처리하면 표면에 노출된 실리콘 원자들의 상호거리가 늘어난다. 이렇게 만들어진 표면의 원자 하나하나는 외부 전기 자극에 의해 두 가지 안정된 상태로 변형된다.
    -실리콘 표면 원자가 변형되면 전류 공급이 끊어진 후에도 그 상태를 유지하는 비휘발성 특성을 보이는데 이는 원자 하나하나가 디지털 정보를 저장할 수 있다는 것을 의미한다. 
    -종전까지는 일부 연구팀에서 불규칙하게 분포하는 결함 구조나 인공구조물을 이용하여 원자 스케일에서의 메모리 기능을 시연했지만 위치 제어 등의 어려움으로 응용 가능성이 매우 낮았다. 반면 KRISS 연구팀은 결함이나 인공 구조물이 아닌 정상적인 표면 원자를 이용하여 실험을 성공시켰기 때문에 향후 상용화 하는데 제약이 크지 않을 것으로 기대된다.   

이처럼 실리콘 웨이퍼에 직접 디지털정보를 넣을 수 있다면 테라바이트(Tera Byte)급 비휘발성 메모리 제작이 가능하다.  
    -메모리의 정보 저장능력은 집적도에 따라 달라진다. 현재 상용되고 있는 제품과 비교했을 때 집적도의 차이는 2~300배 정도 차이가 난다. 더욱이 현재의 플래시 메모리는 24~32개 층이 적층된 구조이기 때문에 동일한 층수로 환산하면 실제 저장밀도는 약 7,000배 정도 증가하게 된다. 
    -즉, 현재 시판되고 있는 제품의 크기 정도를 유지하면서도 수천 배 큰 용량인 테라바이트급 비휘발성 메모리가 제작 가능하다.

KRISS 엄대진 박사는 “해당 연구결과는 원자스케일의 기억소자를  구현할 수 있는 원천기술이기 때문에 추가 응용연구가 이루어진다면 한 차원 높은 용량의 비휘발성 메모리 제작이 가능하다.”고 말했다.