국내 연구진이 기존 SRAM 메모리 한계를 뛰어넘는 차세대 메모리 핵심 소재 개발에 성공했다.

미래창조과학부(장관 최양희)는 국내대학 연구진이 차세대 자성 메모리(MRAM)의 속도 및 집적도를 동시에 향상시키는 소재기술 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.

박병국 교수(한국과학기술원)와 이경진 교수(고려대) 공동연구팀의 연구 결과는 나노기술 분야의 최고 권위의 학술지인 네이쳐 나노 테크놀러지(Nature Nanotechnology) 7월 11일자에 게재됐다.

 
자성메모리(MRAM)는 실리콘을 기반으로 한 기존 반도체 메모리와 달리 얇은 자성 박막으로 만들어진 새로운 비휘발성 메모리 소자로서 외부 전원 공급이 없는 상태에서 정보를 유지할 수 있으며 고속 동작과 집적도를 높일 수 있다. 이러한 특성 때문에 메모리 패러다임을 바꿀 새로운 기술로 전세계 여러 반도체 업체에서 개발 경쟁을 벌이고 있는 차세대 메모리이다.
 

개발 경쟁의 대상이 되는 핵심 기술 중 하나는 메모리 동작 속도를 더 높이면서도 고집적도를 동시에 구현 하는 기술이다. 현재까지 개발된 자성메모리(MRAM) 기술에 의하면 동작 속도를 최고치로 유지하는 경우 집적도가 현저히 떨어지는 문제가 있었다.
 

현 연구팀은 동작 속도를 기존 자성메모리(MRAM) 기술보다 10배 이상 빠르고 고집적도를 달성 할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

 
본 연구의 기술이 적용 될 수 있는 차세대 메모리로 주목받고 있는 일반적 스핀궤도토크 기반의 자성메모리(MRAM) 경우, 정보기록을 위해 중금속/강자성 물질의 스핀궤도결합을 이용한다. 하지만 기존에 사용되는 백금(Pt) 또는 텅스텐(W)의 경우 외부 자기장을 걸어 줘야 하는 제약이 있었는데 연구팀은 이리듐-망간(IrMn) 합금과 같은 새로운 반강자성 소재를 도입해 반강자성/강자성 물질의 교환 결합을 이용해 외부자기장 없이 고속, 저전력 동작이 가능한 기술을 개발했다.
 
 
스핀궤도토크 자성메모리(MRAM)는 컴퓨터 또는 스마트폰에 쓰이는 SRAM보다 10배 이하로 전력소모를 낮출 수 있고 비휘발성 특성으로 저전력을 요구하는 모바일, 웨어러블, 또는 사물인터넷(IoT)용 메모리로 활용 가능성이 높다. 

박병국 교수는 “본 연구는 차세대 메모리로써 각광받고 있는 자성메모리(MRAM)의 구현 가능성을 한 걸음 더 발전시킨 것에 의미가 있고, 추가 연구를 통해 기록성능이 뛰어난 신소재 개발에 주력할 예정이다"라고 밝혔다.