일 히타치, 단일전자 메모리 고집적화 길 터

일본 히타치제작소가 미래의 메모리로 불리는 단일(단일)전자 메모리의 고집적화에 길을 열었다고 "일본경제신문"이 최근 보도했다.

이에 따르면 히타치는 대규모 집적회로(LSI)화를 위해 크기를 1um이하로압축한 단일전자 메모리의 기본소자를 실온에서 작동시키는 데 성공했다는것이다.

특히 이 정도로 작은 단일전자의 작동을 확인한 것은 세계 최초로 현재의반도체기술로는 어려운 초대용량의 1테라비트 메모리의 실현에 연결될 만한성과라고 이 신문은 전했다.

단일전자 메모리는 전자 1~수개를 제어해 1비트의 정보를 기억하는 메모리로전자를 다수 이용하는 현행 메모리와 비교, 기록밀도를 용이하게 높일 수있다는 점 때문에 미래의 메모리로 주목받고 있다.

히타치가 시작한 단일전자 메모리소자의 크기는 길이 1um, 폭 0.1um이며이중 전류가 흐르는 부분의 길이는 0.2um이다. 정보의 입력에 필요한 시간은10만분의 1초로 실용화에 근접한 수준이다. 만약 1㎝ 칩에 소자를 가득 채우면 1억개의 소자를 종횡으로 나열할 수 있게 된다.

히타치의 이번 시험은 전자 1개의 움직임을 제어해 정보를 기억하는 단일소자의 실용화가 목적이다. 이 회사는 2년 전에도 단일전자소자의 실온작동에성공했지만 소자의 전극부분이 커 LSI화는 불가능했다.

통상 메모리소자는 전자의 움직임을 제어하는 트랜지스터와 전자를 축적하는콘덴서가 짝으로 구성되지만 히타치의 단일전자소자는 트랜지스터에 전자의축적기능을 지니게 한 구조로 되어 있다. 트랜지스터내 전자의 "주행로"인접에 전자를 가두는 "섬(안)"(극소 실리콘다결정입자)을 설정했다.

예컨대 전극에 15V의 전압을 가하면 섬에 전자를 1~수개 주입할 수 있다.

또섬에 전자가 있으면 그 전자는 주행로의 전자와 "크론 반발력"으로 반발,전류가 흐르기 어렵다. 섬에 전자가 없는 상태에서는 전자가 원활하게 흐른다. 여기서 이 두가지 상태를 메모리의 "0"과 "1"에 대응시킨다.

현행 메모리는 콘덴서에 전자를 1만개 정도 축적, 정보를 기억하고 있다.

그러나 다수의 전자를 LSI칩 상에 흘려 축적하는 방식을 취하는 한 고집적화에는 반드시 발열 문제가 따른다. 게다가 미세 콘덴서를 만드는 것도 곤란해소자를 정상으로 작동시키는 것이 어렵다. 이같은 문제로 메모리용량이 현재의 1천배를 넘어서는 2010년경에 현행방식은 한계를 맞을 것으로 예상된다.

이에 대해 취급하는 전자의 수가 매우 적은 단일전자 메모리는 발열문제가없다. 때문에 기억용량을 1테라로까지 높일 수 있는 가능성이 있다.

2010년 이후 실용화를 목표로 메모리업체에서는 연구가 진행되고 있다.

〈신기성기자〉