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국내 연구진이 실리콘 웨이퍼에 직접 디지털 정보를 넣어 테라바이트(Tera Byte)급 비휘발성 메모리를 제작할 수 있는 원천기술을 개발했다.
엄대진·문창연·구자용 한국표준과학연구원(KRISS) 나노소재평가센터 박사팀은 22일 이같은 내용의 연구 결과를 발표했다.
비휘발성 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 유지하는 메모리 형태다. 플래시메모리, 읽기 전용 메모리(ROM), 자기저항메모리, 전기저항 메모리 등이 여기 해당된다.
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 일단 변형되면 전류 공급이 끊어진 후에도 그 상태를 유지하는 비휘발성 특성을 보이는데 이는 각각의 원자가 디지털 정보를 저장할 수 있다는 것을 의미한다. 실리콘 웨이퍼에 직접 디지털정보를 넣을 수 있게 되면 테라바이트급 비휘발성 메모리 제작도 가능해진다.
현재 상용되고 있는 제품과 비교했을 때 집적도의 차이는 200~300배 정도 난다. 더욱이 현재의 플래시 메모리는 24~32개 층이 적층된 구조이기 때문에 동일한 층수로 환산하면 실제 저장밀도는 약 7,000배 정도 증가하게 된다. 현재 시판되고 있는 제품 크기를 유지하면서 용량은 수천 배 큰 비휘발성 메모리가 제작 가능한 셈이다.
엄 박사는 “지금까지의 연구결과는 원자스케일의 기억소자를 구현할 수 있는 원천기술이기 때문에 추가 응용연구가 이루어진다면 한 차원 높은 용량의 비휘발성 메모리 제작이 가능하다”고 강조했다.
이번 연구 성과는 나노분야 국제학술지인 나노레터스(Nano Letters) 1월 14일자에 게재됐다.
