[더퍼블릭=홍찬영 기자]폭발적인 데이터 수요급증에 따라, DRAM과 NAND 같은 기존 메모리의 한계를 뛰어넘는 새로운 메모리 반도체 기술이 요구된다는 분석이 나왔다.
29일 SK하이닉스 뉴스룸에 게재된 RTC 미래메모리연구팀 김중식 TL의 설명에 따르면, 최근 몇 년간 ICT 사회에서 생성되는 데이터의 양이 폭발적으로 증가하고 있다.
이는 코로나19로 재택근무, 화상회의, 스트리밍 등의 서비스가 가속화된 영향으로 분석됐다. 또한 향후 5년 동안 인공지능(AI), 자율주행, 증강현실(AR), 가상현실(VR) 등의 ICT 기술을 우리 일상에 적용하기 위해 지금 수준의 3배가 넘는 데이터가 생성될 것으로 예상됐다.
이러한 엄청난 양의 데이터를 처리하기 위해서는 데이터 센터와 엣지 디바이스(Edge Device)에서 컴퓨팅 성능, 전력, 비용 등이 끊임없이 개선돼야 한다고 지적됐다.
데이터의 폭발적인 증가로 메모리 성능과 용량에 대한 수요가 급증하면 ‘메모리 벽(Memory Wall)’2)도 극에 달할 것이라는 설명이다.
최근 수십 년 동안 DRAM과 NAND를 대체할 수 있는 새로운 기술을 개발하기 위한 다양한시도가 있었지만, 아직 이를 대체할 수 있는 기술은 등장하지 않았다.
김중식 TL은 “앞으로는 메모리 반도체 용량과 성능에 대한 수요가 예측하기 어려울 정도로 증가할 전망이어서, 메모리 반도체 기술을 더욱 발전시켜야만 새로운 기회를 창출할 수 있다”고 강조했다.
이러한 측면에서 최근 몇 년 동안 새로운 메모리 반도체 재료 분야에 대한 기초 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근 열린 2021 VLSI 기술 심포지엄의 발표에 따르면 가장 널리 연구되고 있는 것으로 알려진 세 가지의 신기술은 ▲강유전체 메모리(Ferroelectric Memory, FRAM) ▲STT-MRAM(Spin Transfer Torque Magnetic Random Access Memory) ▲ReRAM(Resistive RAM, RRAM)이 꼽혔다.
강유전체 메모리(FRAM)는 외부 전기장에 의해 전환될 수 있는 두 개의 안정적인 강유전체쌍극자를 사용하는 메모리다.
특히 산화하프늄(HfO2)이 강유전성을 갖고 있다는 것이 발견돼 큰 주목을 받았다. HfO2는 CMOS 게이트 산화막(Gate Oxide)에 널리 사용되는 재료로, 빠른 속도와 비휘발성, CMOS 기술과의 손쉬운 통합성 덕분에 새로운 부가가치를 창출할 메모리 반도체 후보로 널리 연구되고 있다는 평가다.
STT-MRAM은 가장 주목받는 차세대 메모리 반도체 기술 중 하나다. 스핀-토크(Spin-Torque) 전달을 통해 전환 가능한 두 가지 안정적인 자화 상태(Magnetic State)를 사용하며 처리 속도가 매우 빠르며 내구성도 뛰어나다는 평가를 받는다.
SOT-MRAM(Spin-Orbit Torque Magnetic Random Access Memory)은 읽기와 쓰기 경로를 분리하는 방식으로 내구성을 높여, 캐시 애플리케이션에 매력적인 옵션이 될 것으로 전망됐다.
이와 같은 인메모리 컴퓨팅을 구현하기 위해 다양한 유형의 새로운 메모리 반도체에 대한 연구가 진행되고 있다. 다양한 후보군 중 ReRAM이 높은 경쟁력을 가지고 있는 것으로 판단됐다. 하나의 셀에 여러 층을 저장하는 데 더 적합하다는 평가를 받고 있기 때문이다.
김중현 TL은 “폭발적인 데이터 수요 급증에 힘입어 메모리 반도체 시장에 완전히 새로운 기회가 열리고, 이에 따라 DRAM, NAND 등 기존 메모리의 한계를 뛰어넘는 새로운 메모리 반도체 기술이 요구된”고 말했다.
이어 “SK하이닉스는 DRAM, NAND의 성능을 향상하는 것뿐만 아니라 새로운 메모리 반도체 기술을 확보하는 데에도 많은 노력을 기울이고 있다”면서 “이를 통해 AI, 자율주행 등 다양한 미래 기술들이 지속적으로 발전하는 데 크게 이바지할 것”이라고 덧붙였다.
더퍼블릭 / 홍찬영 기자 chanyeong8411@thepublic.kr
더퍼블릭 / 홍찬영 chanyeong8411@thepublic.kr