머리카락보다 1만배 얇은 메모리 소자 나왔다

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이장식 포항공대 교수팀 개발
AI· 무인 자동차 등 활용 기대

강유전체 메모리 기반 3차원 인-메모리 컴퓨팅 어레이 구조. 사진=이장식 교수
국내 연구진이 방대하고 복잡한 데이터를 머리카락보다 1만배 이상 얇은 3차원 메모리 소자에 저장·처리할 수 있는 기술 개발에 성공했다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 이장식 포항공대 교수 연구팀이 강유전체 물질을 활용한 차세대 3차원 구조 고집적 메모리 어레이를 개발했다고 21일 밝혔다.

인공지능( AI ), 자율주행, 사물인터넷( IoT ) 등을 활용하기 위한 필요 메모리 용량이 지속 증가하고 있지만, 저전력·고집적도를 만족하는 기술 개발에 어려움을 겪고 있다. 

방대한 정보를 메모리 내에서 실시간으로 분석하는 인-메모리 컴퓨팅 기술 활용도 또한 높아지는 상황이다.

이를 위한 관련 연구는 단위 소자 및 이를 2차원 평면상에서 집적한 어레이 기술 개발에 집중됐는데 이는 정보량이 늘어날수록 어레이 면적이 계속 커져야 하는 한계가 있다.

연구팀은 인-메모리 컴퓨팅 어레이에서 활용 가능한 고성능 메모리 소자를 구현하기 위해 강유전체 물질을 이용한 메모리 소자에 주목했다. 

산화 하프늄 기반 강유전체 물질과 산화물 반도체 채널 층을 활용해 고성능 강유전체 메모리 소자를 개발하고 이를 어레이 구조로 집적한 인-메모리 컴퓨팅 어레이를 구현했다.

특히 이를 수직으로 적층해 복잡한 정보처리를 각 층에서 병렬적으로 진행 가능한 3차원 구조 어레이를 제시, 여러 색이 포함된 그림과 같이 복잡한 형태 정보 처리가 가능함을 확인했다. 

또 3차원 구조 강유전체 메모리 크기를 10나노미터(㎚) 수준으로 소형화해 현재 상용화된 메모리 대비 높은 집적도의 인-메모리 컴퓨팅 어레이 구현 가능성도 확인했다.

이장식 교수는 “이번에 개발한 기술은 비정형의 복잡한 정보 처리가 필요한  AI , 무인 자동차,  IoT , 메타버스 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단 추진 중견연구자지원사업 지원으로 수행된 이번 연구성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈( Nature   Communications )에 지난달 1일 게재됐다.