하프늄옥사이드 안정화해 저전압에서 구동 가능
전력 소모량 1만배 이상 낮췄다
외부의 도움 없이 스스로 전극이 정렬되는 '강유전체'의 성질을 활용해 플래시 메모리(전원이 꺼지면 저장된 정보가 사라짐)의 문제점을 해결한 기술이 세계 최초로 개발됐다.
KAIST(한국과학기술원)는 18일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "전상훈 전기및전자공학부 교수 연구팀이 '음의 정전용량 효과(이하 NC 효과)'를 활용해 기존 플래시 메모리의 물리적 성능 한계를 뛰어넘는 '음의 정전용량 플래시 메모리'를 세계 최초로 개발했다"고 밝혔다.
음의 정전용량 효과는 전압이 증가하면 전하량이 감소하는 현상으로 이를 활용해 트랜지스터(변압기) 사용하면 전력 소모량을 줄일 수 있어 전자 소자의 물리적 성능 한계를 극복할 수 있다는 가능성이 제시됐다.
연구팀은 플래시 메모리의 한계를 극복하고, 동작 전압을 낮추기 위해 반도체 공정에 사용되는 하프늄옥사이드 강유전체 박막(얇은 막)의 NC 효과를 안정화했다.
이렇게 저전압에서도 구동이 가능한 강유전체 소재 NC-플래시 메모리가 세계 최초로 개발됐다.
이 메모리는 기존 플래시 메모리보다 전력 소모량을 1만배 이상 줄일 수 있다.
이 연구는 앞으로 빠른 저장 속도가 필요한 최신 컴퓨팅과 네트워킹 요구를 충족하는 차세대 낸드 플래시 메모리(정보를 디지털 신호로 바꿔 저장함) 개발에 핵심적인 역할을 할 것으로 보인다.
김태호, 김기욱 박사과정이 공동 제1저자로 참여한 이 연구는 연세대학교의 협업과 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 최근 출판됐다(논문명: The Opportunity of Negative Capacitance Behavior in Flash Memory for High-Density and Energy-Efficient In-Memory Computing Applications).
