초고속 상변이 메모리 개발

 상변이 메모리 (phase change memory, PCM/PRAM) 는 열을 이용해서 물질이 저항 상태가 다른 Crystalline 과 amorphous 의 두 형태로 변하는 원리를 이용한 메모리로 DRAM 과 낸드 플래쉬의 장점을 서로 취합할 수 있는 차세대 메모리로 생각되고 있습니다. 즉 반응 속도는 DRAM 처럼 빠르면서 플래쉬 메모리처럼 비 휘발성 메모리로 전원을 끊어도 내용을 저장할 수 있는 것이죠. 그렇게 되면 현재와는 비교도 되지 않을 만큼 빠른 SSD 나 혹은 스마트폰 메모리가 가능해집니다. 

 또 현재의 낸드 플래쉬 메모리는 공정이 미세화 되가면서 급격하게 수명이 감소하는 문제가 제기되고 있어 이를 극복할 대안도 필요해 집니다. 따라서 우리나라의 삼성 전자를 비롯, 마이크론, IBM 등 세계 주요 기업과 연구 기관들이 상변이 메모리를 연구하고 있습니다. 

(상변이 메모리의 cell structure. 저항이 낮은 crystalline 상태와 저항이 높은 amorphous 상태를 가진 각각의 cell  을 표현하고 있다. This is a cross-section of two PRAM memory cells, with the cut parallel to the bit line. One cell is in crystalline state, the other amorphous. the author of the drawing, distribute it under GFDL and Creative Commons.   ) 

 캠브리지 대학의 과학자들은 기존의 상변이 메모리의 속도를 높일 수 있는 방법을 연구했습니다. 현재 개발된 상변이 메모리들은 결정화 (crystallize) 하는데 걸리는 시간이 1 - 10 nanosecond 보다 긴 편입니다. 결정화 단계를 더 빠르게 할 수 있다면 상변이 메모리의 속도로 더 빠르게 만들 수 있을 것입니다. 

 그들이 상변이 메모리를 만드는데 사용되는 germanium, antimony, tellurium (Ge₂Sb₂Te₅ or GST) 의 혼합물에 주목했습니다. 과학자들은 50 nm 두께의 GST 실린더를 두개의 티타늄 전극 사이에 샌드위치 처럼 넣는 방식을 이용해서 500 피코초 (Picosecond) 라는 기록적인 시간에 정보를 저장하는 방식을 개발했습니다. 이와 같은 빠른 반응 속도는 미래의 낸드 플래쉬가 점차 공정 미세화와 더불어 성능이 향상되지 못하고 답보 상태인 것과 비교하면 꽤 고무적인 것입니다. 미래에 상변이 메모리가 빠르게 보급되기를 기대해 봅니다. 

 이 내용은 과학 저널 Science 지에 기재되었습니다. 

 참고 : http://arstechnica.com/science/2012/06/write-speeds-for-phase-change-memory-reach-record-limits/

 : Breaking the Speed Limits of Phase-Change Memory

1. D. Loke, 
2. T. H. Lee, 
3. W. J. Wang, 
4. L. P. Shi, 
5. R. Zhao, 
6. Y. C. Yeo, 
7. T. C. Chong, 
8. S. R. Elliott

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