[테크월드=선연수 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 차세대반도체연구소 스핀융합연구단 이기영 박사팀이 에너지소재연구단 손지원 단장 연구팀과의 협업을 통해, YSZ 물질로 기존 자성메모리(MRAM)의 전력 문제를 해결하는 소자 기술을 개발했다.

 

KIST 스핀융합연구단 이기영 박사팀이 개발한 초저전력 차세대 자성메모리 반도체 소자

인공지능, 5G 등 기술의 발전으로 처리해야 하는 데이터가 늘어남에 따라, 반도체 메모리 소자는 고집적화되고 전력 소모는 기하급수적으로 늘고 있다. 이어 자성메모리는 DRAM의 자료 처리 속도가 빠르고, 전원이 꺼져도 자료가 지워지지 않는 플래시 메모리의 장점으로 차세대 비휘말성 메모리로 주목받고 있다. 그러나 전자의 회전(스핀)에 의한 자성을 활용하는 이 기술은, 스핀의 방향을 바꿀 때 전력이 크다는 한계가 있었다.

이에 KIST 연구진은 세라믹 연료전지(SOFC) 분야에 전해질로 사용되는 높은 이온전도도를 가진 물질인 YSZ(이트리아 안정화 지르코니아, Yttria-stabilized Zirconia)를 자성 소자에 접목해 수소 이온을 주입했다. 수소 이온 이동 효과를 극대화해 높은 효율을 유지하면서도, 스핀의 정렬 방향 전환 속도를 기존 대비 100배 높인 소자를 만드는 데 성공해냈다.

 

KIST 이기영 박사는 ”자성메모리 기술은 현재의 시장 구도에서 기존 메모리를 대체하는 방식으로 상용화할 수 있으며, 차세대 비휘발성 메모리 소자 중 특성이 가장 우수한 메모리로서 사업화 가능성이 높다”고 설명했다.

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