일 교토 VLSI 심포지엄 결산

지난 6일 일본 교토에서는 반도체기술을 주제로한 국제VLSI기술 심포지엄과V LSI회로심포지엄이 개막됐다. 이번 국제심포지엄의 최대 관심사는 동화상 등 대량의 데이터를 전송하는 휴대정보단말기의 보급을 겨냥한 대용량 메모리의저소비전력화기술로 도시바、 미쓰비시전기、 NEC 등 일본업체들이 관련기술 을 집중 발표했다. 저소비전력형 메모리는 휴대정보단말용 전지의 장시간 사용을 가능케 해줘 사용의 편리성을 더욱 높여 주기 때문에 차세대의기대주로주목된다. 현재 PC 등 주기억장치의 주류는 4MD램 및 16MD램이다. 그러나 앞으로는 동 화상 등 처리하는 정보량이 증가할 것이 확실시됨에 따라 오는 2000년께는 1G비트를 넘는 대용량의 D램이 필수불가결할 것으로 예상되고 있다.

1GD램은 일부업체가 시제품을 이미 개발한 단계에 이르렀다. 그러나 소비전력의 감소가 전제 되지 않고는 실용화가 사실상 어렵다. 특히 앞으로 시장이 급속히 확대될 것으로 보이는 휴대정보단말기에서는 저소비전력메모리의 개발이 최대 관건이다.

이러한 가운데 도시바는 이번 심포지엄에서 4GD램을 실현시켜 줄 요소기술을 발표했다. 그 중 핵심은 저소비전력화기술이다.

데이터의 쓰기.읽기에 이용하는 비트선으로 불리는 배선에 신호를 보내려면 일단 배선을 충.방전할 필요가 있는데 도시바는 이때 소비되는 전력을 대폭 억제하는 설계방법을 개발했다.

이 회사는 D램에서 한개의 비트선에 전류가 흐르면 별도의 비트선에도 전류 가 발생하는 현상을 이용、 이 전류를 효율적으로 활용할 수 있도록 회로구조를 고안했다. 도시바는 비트선의 충.방전에 필요한 전력은 D램의 동작시에필요한 전력의 35%에 해당하기 때문에 그 효과가 클 것으로 평가하고 있다.

이와 함께 도시바는 대기상태시 전원을 차단하는 방법에 관한 기술 등도 발표했다. 이들 방법을 4GD램에 적용하면 전체적으로 소비전력을 재래기술을 사용할 경우의 10분의 1로 줄일수 있을 것으로 보고 있다.

이밖에 칩면적을 축소하는 설계법을 고안、 실제 칩을 만들어 그 동작을 확인했다. 미쓰비시전기가 개발한 1GD램의 저소비전력화기술도 비트선에서의 전력소비 를 억제하는 것이 핵심이다. 정보를 축적하는 여러개의 셀 가운데에서 데이터를 써넣거나 읽어내는 셀만을 효율적으로 추출하는 방식을 고안、 불필요 한 동작을 최소화하도록 했다.

이 방법을 1GD램에 적용하면 소비전력을 종래의 7분의 1로 줄일 수 있다고이 회사는 말한다.

이에 비해 NEC가 개발한 방법은 전하를 재사용함으로써 소비전력을 줄이는것이 특징이다. 보통 D램에서는 데이터를 다시쓸때 전원전압을 이용하는데이 회사는 비트선에 축적된 전하를 그대로 이용하는 방식을 고안했다. 한쪽 셀열의 비트선 전하를 별도의 셀열에 전송해 기억유지동작시에 활용하는 방식이다. 이 방식을 이용하면 소비전력이 종래기술의 절반이하로 감소된다는 것도 실제 확인됐다. 특히 기억유지동작에 필요한 전력이 D램내부 소비전력의 절반 을 차지하기 때문에 전체에 미치는 영향도 크다. NEC는 이 방식을 2백56MD램 에도 적용할 수 있을 것으로 보고 있다.

일반적으로 메모리에서는 용량이 4배 증가하면 소비전력이 약 1.5배로 늘어난다. 따라서 종래기술로 G급의 D램을 제작하면 1W이상의 전력이 필요하다.

전력소비가 큰 메모리는 전지용량이 한정된 휴대정보기기에서 이용하기 어려울 뿐만 아니라 비용이 높아진다는 문제도 가져온다. 고열로 인해 외장재로 값싼 플라스틱수지를 사용할 수 없기 때문이다.

고성능 휴대정보기기를 저가로 구입할 수 있게 되면 멀티미디어통신은 업무 나 취미도구로 부담없이 사용할 수 있게 될것이다. 이를 위해선 복수의 프로 세스를 결합하고 나아가 소비전력을 줄이는 것이 전제돼야 한다. 앞으로 저 소비전력화관련 연구가 더욱 활기를 띨 것으로 예상된다. <신기성기자>