P램 경제성 높아 개발경쟁도 ‘후끈’
반도체 업계에서 2006년 병술년(丙戌年)을 뜨겁게 달굴 이슈 가운데 하나는 차세대 메모리 반도체입니다. 현재의 D램이나 플래시 메모리보다 더 빠르고 더 작은 회로선폭을 구현하기 위한 노력의 결실이 하나둘 나타날 시점이기 때문입니다.
이 차세대 메모리란 과연 무엇일까요? P램, F램, M램 등 차세대 메모리의 동작원리와 개발 현황에 대해 살펴보겠습니다.
현재 메모리 반도체를 대표하는 D램(Dynamic Random Access Memory)과 플래시(Flash) 메모리는 각각 장단점을 갖고 있습니다. D램은 동적 랜덤 액세스메모리라는 이름답게 데이터에 접근하는 경로가 자유롭습니다. 때문에 데이터를 처리하는 속도가 빠릅니다. 반면 D램의 구성이 트랜지스터와 캐파시터로 돼 있고, 이 캐패시터에 저장된 전하의 누설로 인해 수시로 전원을 공급(리프레시)해야 하는 단점이 있습니다.
이와는 대조적으로 플래시메모리는 낸드플래시든 노어플래시든 데이터를 읽어들일 때 정해진 어드레스를 찾아가는 순서가 있습니다. 낸드플래시는 직렬로, 노어플래시는 병렬로 구성돼 있어 읽기 속도면에서 노어플래시가 빠르기는 하지만 무작위로 액세스하는 D램보다는 느립니다.
다만 데이터의 저장방식이 트랜지스터의 온오프에 의해 결정되기 때문에 캐파시터에 의한 누설전류가 없습니다. 따라서 전원을 끄더라도 데이터는 그대로 저장되는 장점을 갖고 있습니다.
이같은 D램의 고속 데이터처리 능력, 낸드플래시의 비휘발성을 동시에 갖는 메모리를 구현하려는 것이 업계의 최대 관심 중 하나이며, 이를 위한 업계간 경쟁도 치열합니다.
우선 가장 먼저 상용화된 제품은 F램(Ferroelectric RAM; 강유전체 메모리)이지만, 시장성이 더 높은 제품으로는 P램(Phase Change RAM; 상변화 메모리)이 꼽히고 있습니다.
P램은 삼성전자가 2006년에 256Mb 용량의 제품 양산에 나설 것으로 보여 가장 큰 관심이 쏠리는 제품입니다. P램은 특정물질에 전류를 가해 물질 저항이 약한 고체형태로 되느냐, 저항이 강한 액체형태로 되느냐에 따라 데이터를 저장하는 방식입니다. `결정` 또는 `비결정' 상태에 따라 `0'과 `1'을 표시하는 것으로 이런 성질을 갖는 셀 물질에는 `게르마늄 안티몬 텔룰라이드'(GST; Ge2Sb2Te5)가 있습니다.
또 현재 상용화된 F램은 강유전체라는 물질의 성질을 이용해 전극을 가해 반대 성질을 갖도록 함으로써 메모리 반도체로 이용할 수 있는 것입니다. 강유전체가 커패시터 재료로 사용되며, D램과 거의 동일한 구조(1개의 트랜지스터와 1개의 커패시터)와 동작원리를 갖고 있습니다.
강유전체란 자연상태에서 전기편극(電氣偏極)을 갖고 있는 물질로 전기장을 가하지 않아도 자발적으로 전기편극이 있는 물질을 말합니다. 강유전체에 전극을 가하지 않았을 때를 `0(강유전체 + - 상태)'으로 전극을 가했을 때는 `1(강유전체 - + 상태)'로 인식하는 형태로 데이터를 저장하게 된다. 이런 셀 구성 물질에는 `플럼범 지르코늄 티타늄 산화물'(PZT; PbZrTiO) 합성물질이 사용되고 있습니다만 대용량화에 현재 어려움이 있어 조기 상용화에도 불구하고 시장확대에 난항을 겪고 있습니다.
차세대 메모리로 주목받는 M램은 자기장의 성질을 이용해 N극과 S극 성질의 강자성 물질을 이용해 데이터를 저장합니다. M램은 터널접합전극의 자화(磁化) 방향으로 데이터를 저장하는 메모리로, 쉽게 말하면 막대자석과 같이 N극과 S극의 자성을 띤 물질의 방향에 따라 `0'과 `1'을 인식하는 형태입니다.
M램은 강자성체 물질로 만드는 데 강자성체는 자기장을 걸면 자기장의 방향으로 강하게 자화되고, 자기장을 제거해도 자화가 남아 있는 물질입니다. 이들 P램과 M램 등은 초기 제품이 1∼3년 내에 상용화가 될 것으로 예상되며, 현재 플래시 메모리보다 1000배 빠른 데이터처리속도를 갖고 있습니다. 차세대 메모리로 주목받고 있으며, 전세계 반도체 업체들이 개발경쟁에 나서고 있는 이유입니다.
반도체 업계에서 2006년 병술년(丙戌年)을 뜨겁게 달굴 이슈 가운데 하나는 차세대 메모리 반도체입니다. 현재의 D램이나 플래시 메모리보다 더 빠르고 더 작은 회로선폭을 구현하기 위한 노력의 결실이 하나둘 나타날 시점이기 때문입니다.
이 차세대 메모리란 과연 무엇일까요? P램, F램, M램 등 차세대 메모리의 동작원리와 개발 현황에 대해 살펴보겠습니다.
현재 메모리 반도체를 대표하는 D램(Dynamic Random Access Memory)과 플래시(Flash) 메모리는 각각 장단점을 갖고 있습니다. D램은 동적 랜덤 액세스메모리라는 이름답게 데이터에 접근하는 경로가 자유롭습니다. 때문에 데이터를 처리하는 속도가 빠릅니다. 반면 D램의 구성이 트랜지스터와 캐파시터로 돼 있고, 이 캐패시터에 저장된 전하의 누설로 인해 수시로 전원을 공급(리프레시)해야 하는 단점이 있습니다.
이와는 대조적으로 플래시메모리는 낸드플래시든 노어플래시든 데이터를 읽어들일 때 정해진 어드레스를 찾아가는 순서가 있습니다. 낸드플래시는 직렬로, 노어플래시는 병렬로 구성돼 있어 읽기 속도면에서 노어플래시가 빠르기는 하지만 무작위로 액세스하는 D램보다는 느립니다.
다만 데이터의 저장방식이 트랜지스터의 온오프에 의해 결정되기 때문에 캐파시터에 의한 누설전류가 없습니다. 따라서 전원을 끄더라도 데이터는 그대로 저장되는 장점을 갖고 있습니다.
이같은 D램의 고속 데이터처리 능력, 낸드플래시의 비휘발성을 동시에 갖는 메모리를 구현하려는 것이 업계의 최대 관심 중 하나이며, 이를 위한 업계간 경쟁도 치열합니다.
우선 가장 먼저 상용화된 제품은 F램(Ferroelectric RAM; 강유전체 메모리)이지만, 시장성이 더 높은 제품으로는 P램(Phase Change RAM; 상변화 메모리)이 꼽히고 있습니다.
P램은 삼성전자가 2006년에 256Mb 용량의 제품 양산에 나설 것으로 보여 가장 큰 관심이 쏠리는 제품입니다. P램은 특정물질에 전류를 가해 물질 저항이 약한 고체형태로 되느냐, 저항이 강한 액체형태로 되느냐에 따라 데이터를 저장하는 방식입니다. `결정` 또는 `비결정' 상태에 따라 `0'과 `1'을 표시하는 것으로 이런 성질을 갖는 셀 물질에는 `게르마늄 안티몬 텔룰라이드'(GST; Ge2Sb2Te5)가 있습니다.
또 현재 상용화된 F램은 강유전체라는 물질의 성질을 이용해 전극을 가해 반대 성질을 갖도록 함으로써 메모리 반도체로 이용할 수 있는 것입니다. 강유전체가 커패시터 재료로 사용되며, D램과 거의 동일한 구조(1개의 트랜지스터와 1개의 커패시터)와 동작원리를 갖고 있습니다.
강유전체란 자연상태에서 전기편극(電氣偏極)을 갖고 있는 물질로 전기장을 가하지 않아도 자발적으로 전기편극이 있는 물질을 말합니다. 강유전체에 전극을 가하지 않았을 때를 `0(강유전체 + - 상태)'으로 전극을 가했을 때는 `1(강유전체 - + 상태)'로 인식하는 형태로 데이터를 저장하게 된다. 이런 셀 구성 물질에는 `플럼범 지르코늄 티타늄 산화물'(PZT; PbZrTiO) 합성물질이 사용되고 있습니다만 대용량화에 현재 어려움이 있어 조기 상용화에도 불구하고 시장확대에 난항을 겪고 있습니다.
차세대 메모리로 주목받는 M램은 자기장의 성질을 이용해 N극과 S극 성질의 강자성 물질을 이용해 데이터를 저장합니다. M램은 터널접합전극의 자화(磁化) 방향으로 데이터를 저장하는 메모리로, 쉽게 말하면 막대자석과 같이 N극과 S극의 자성을 띤 물질의 방향에 따라 `0'과 `1'을 인식하는 형태입니다.
M램은 강자성체 물질로 만드는 데 강자성체는 자기장을 걸면 자기장의 방향으로 강하게 자화되고, 자기장을 제거해도 자화가 남아 있는 물질입니다. 이들 P램과 M램 등은 초기 제품이 1∼3년 내에 상용화가 될 것으로 예상되며, 현재 플래시 메모리보다 1000배 빠른 데이터처리속도를 갖고 있습니다. 차세대 메모리로 주목받고 있으며, 전세계 반도체 업체들이 개발경쟁에 나서고 있는 이유입니다.
