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초고속 비휘발성 메모리의 꿈. 울트라램이 이룰 수 있을까?



 (Schematic cross-section of a device with corresponding material layers. The floating gate (FG), triple-barrier resonant-tunneling structure (TBRT), and readout channel are highlighted. Arrows indicate the direction of electron flow during program/erase operations. (Image credit: Lancaster University))

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(Credit: Quinas)

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낸드 플래시 메모리처럼 전원을 꺼도 데이터를 오래 보존하면서 D램처럼 빠른 메모리는 반도체와 컴퓨터 공학에서 오랜 꿈이었습니다. 그렇게 할 수 있다면 메모리와 스토리지 사이를 오가면서 낭비되는 에너지를 없애고 데이터 처리 속도는 크게 높일 수 있기 때문입니다.

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이런 꿈에 가장 가까이 다가간 사례가 인텔의 3D Xpoint (상품명 옵테인)일 것입니다. 낸드 플래시보다 월등히 뛰어난 내구성과 DDR3 메모리에 견줄 수 있는 속도를 지니고 있어 계속해서 기술이 발전했다면 실제 D램 속도의 스토리지가 가능했을지도 모릅니다. 하지만 결과는 D램보다 느리고 낸드 풀래시보다 비싼 제품으로 경쟁력을 확보하는데 실패해 시장에서 사라지고 말았습니다.

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그럼에도 차세대 고속 비휘발성 메모리에 대한 꿈은 여전히 사라지지 않고 남아 있습나다. 2022년 영국 랭커스터 대학과 워릭 대학의 연구팀은 새로운 방식의 비휘발성 메모리인 울트라램 (UltraRAM) 기술을 개발했습니다.

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울트라램은 상변이는 아니고 전하 기반 매모리로 플로팅 게이트 (FG)에 전자의 유무에 따라 데이터를 저장하는 방식을 사용합니다. 그리고 이 전하를 triple-barrier resonant-tunneling structure (TBRT)로 보존해 무려 1000년이나 지워지지 않고 정보를 기록할 수 있다고 합니다. 연구팀의 주장으로는 D램과 비슷한 속도와 낸드 플래시 메모리보다 4000배 우수한 데이터 내구성을 지니고 있습니다. 여기에 메모리를 켜고 끄는 스위칭에 드는 에너지도 펨토줄 수준에 불과해 다른 메모리보다 훨씬 에너지 효율이 높다는 게 연구팀의 주장입니다.

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연구팀은 이 기술의 상용화를 위해 퀴나스 (Quinas)라는 회사를 설립하고 현재 울트라램 생산을 위해 준비하고 있습니다. 최근 퀴나스는 양산을 위한 준비를 마쳤다고 발표했습니다. 실제 제품이 나오면 기술적 가능성을 검증하고 시장에서 경쟁력이 있는지 확인할 수 있을 것입니다.

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D램과 낸드 플래시 메모리의 장점만 가진 비휘발성 메모리는 사실 매우 어려운 목표입니다. 현재까지는 일부 특수 목적으로 사용되는 MRAM 정도만 양산에 들어간 상태이고 3D Xpoint는 시장에서 철수했습니다.

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이전 포스트: https://blog.naver.com/jjy0501/222833491066

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https://blog.naver.com/jjy0501/221482222175

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인텔이나 마이크론 같은 큰 회사도 실패의 쓴 잔을 마신 분야이기 때문에 신생 스타트업이 차세대 비휘발성 메모리를 상용화한다는 것은 언뜻 생각하기엔 가능성이 떨어져 보이는 이야기 같습니다. 과연 이런 편견을 극복하고 의외의 성과를 거둘 수 있을지 궁금합니다.

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참고

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https://www.tomshardware.com/pc-components/ram/ultraram-scaled-for-volume-production-memory-that-promises-dram-like-speeds-4-000x-the-durability-of-nand-and-data-retention-for-up-to-a-thousand-years-is-now-ready-for-manufacturing

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https://en.wikipedia.org/wiki/UltraRAM

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https://quinas.tech/ultraram-technology/

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