어플라이드, “신소재 퓨처 메모리 솔루션으로 에지 IoT·클라우드 문제 보완”

[테크월드=선연수 기자] 오늘 17일 어플라이드 머티어리얼즈(이하 어플라이드)가 다가올 AI, 자율주행 시장을 대비해 에지 IoT 솔루션으로 주목받고 있는 MRAM(Magnetic RAM), 클라우드 컴퓨팅 솔루션인 PCRAM(Phase Change RAM)과 ReRAM(Resistive RAM) 제조를 위한 솔루션을 발표했다.

이 차세대 메모리들은 기존 캐패시터를 사용하던 메모리 반도체를 대체할 수 있는 퓨처 메모리로서, 어플라이드는 증착 과정에서의 난제를 해결함으로써 더 작고 비용 효율적인 칩 솔루션을 선보였다.

현재 반도체 제조 업계의 화두는 더욱 소형화되는 칩 전력 집적 효율을 기존만큼 유지하거나 향상시키는 것이다. 45nm에서 32nm, 32nm에서 22nm, 그리고 22nm에서 14nm로 작아지기까지는 평균 약 2년씩의 시간이 걸렸으나, 14nm에서 10nm가 되기까지는 4년이 넘는 시간이 소요됐다. 그만큼 소형화에 있어 집적도 한계를 해결하는 것은 어려운 기술력을 요하는 일이었다. 어플라이드는 PPAC, 즉 성능(Performance), 전력(Power), 칩 크기(Area), 비용(Cost)의 4가지 측면에서 집적도 향상 솔루션 개발에 접근했다.

먼저 MRAM은 자성 소자 메모리 집적 기술을 활용한 칩으로, 30개 이상의 레이어가 적층된 구조다. 어플라이드 최범진 상무는 “이중 하나의 레이어라도 불균일하면 칩을 탑재한 디바이스의 특성 자체가 변할 수 있어, 이를 균일하게 하는 만드는 것이 주요 과제”였다고 설명했다.

MRAM 양산 플랫폼인 ‘Endura Clover MRAM PVD’은 하나의 기기 내에서 모든 공정이 이뤄져 고청정∙고진공 상태를 유지함으로써, 외부 대기 노출로 인한 산화 현상을 최소화한다. MgO 박막층, 레퍼런스층, Bottom Electrode, 자유층, Top Electrode이 한 플랫폼을 통해 구현되며, 웨이퍼 자체를 회전시키며 작업하기 때문에 제품 간 두께 균일성도 높일 수 있다. 최대 9개의 웨이퍼 공정 챔버로 구성할 수 있으며, 챔버당 최대 5개의 개별 물질 박막을 증착할 수 있다. 특히 내장형 계측기 OBM(On-Board Metrology)을 통해 실시간으로 필름의 두께, 정합성을 결정해 디바이스 양산 수율을 향상시키고 비용을 절감할 수 있다.

칩 내에서 비정질에서 결정질로, 또는 결정질에서 비결정질로 이동하는 기술은 디바이스 성능과 직결되는 문제이나, 기술 구현이 까다로워 PCRAM과 ReRAM 공정에 어려움을 겪었다고 최범진 상무는 개발고를 설명했다. 어플라이드는 이 문제를 해결하는 ‘Endura Impulse PVD’ 플랫폼을 소개했다. 최대 9개의 웨이퍼 공정 팸버로 구성되는 이 플랫폼 역시 OBM을 장착해 웨이퍼 공정 후 마지막 검증하는 단계를 거친다.

최범진 상무는 “일반적으로 모니터링을 하지 않을 때의 수율은 50% 정도, 모니터링 할 경우 70%의 수율을 얻을 수 있으며, 1옴스트롱의 정확도를 가진 OBM의 계측 단계를 거치면 수율을 90%까지 향상시킬 수 있다”고 설명했다. OBM은 문제 발생 시 사용자에게 바로 피드백이 가며, 사용자는 리얼타임 제어를 통해 수율을 높일 수 있는 것이다. 이처럼 양산 단계에서 문제를 바로 확인할 수 있는 점이 OEM들에게 선호 받는 부분이라고 덧붙였다.

어플라이드는 MRAM은 에지 디바이스 상에서 기존의 플래시 메모리를 대체하고, 클라우드 상에서는 PCRAM과 ReRAM이 기본 DRAM과 SSD의 역할을 일부 대체할 것으로 내다보고 있다. 기존의 칩들은 하나의 셀을 구성하기 위해 6개의 칩이 필요했으나, 이번 솔루션으로 제시된 제품들은 ‘원 셀 원 칩’의 통합된 제품으로 소형화에 있어 매우 유리할 것으로 보고 있으며, 특히 PCRAM과 ReRAM은 클라우드 상에서 기존 칩 대비 약 10배 이상의 속도를 나타낸다고 설명했다. 현재 MRAM 솔루션은 5곳, PCRAM과 ReRAM 솔루션은 8곳의 고객사와 협력 개발 중이며, 이번 솔루션을 이용해 올해 글로벌 시장에서 1억 달러의 매출을 예상하고 있다.

어플라이드 박래학 전무는 “당장 MRAM과 PCRAM, ReRAM이 기존 메모리 반도체를 대체할 것으로 보지는 않는다. 다만, 이 기술이 반드시 필요한 애플리케이션 시장이 있어 수요층은 확고할 것으로 보며, 향후 점점 늘어날 것으로 기대 중”이라고 밝혔다. 또한, “어플라이드의 현재 반도체 공정 재료 수급은 글로벌 단에서 이뤄지며, 국내는 허브를 통해 수급 받고 있어 이에 대한 문제는 없을 것”이라고 첨언했다.