<시리즈> 96 국제고체소자회로회의 "메모리LSI"발표 요약 (중)

심규호기자

불휘발성 메모리분야는 최근 들어 발표건수가 크게 늘고 있다. 올해에도플래시 EEP롬이 6건, 강(강)유전체 램이 1건, EEP롬 표준의 아날로그 메모리가2건으로 비교적 많은 총9건이 발표됐다.

플래시 EEP롬은 일본 히타치제작소그룹과 한국의 삼성전자가 1백28MB제품을각각 시제품으로 개발했다. 강유전체 램의 경우는 1MB제품이 등장했다. 올해에는 특히 플래시 EEP롬의 칩면적을 축소시켜 비트당 가격을 내리려는 시도가 주목된다.

히타치제작소와 히타치 디바이스 엔지니어링 공동그룹이 개발한 1백28MB플래시 EEP롬은 바스트사이클 시간이 20ns로 짧고, 2.5V의 단일 전원으로 작동된다.

이 시제품은 주변회로의 구성과 레이아웃에 대한 연구가 돋보인다. 메모리셀 어레이와 비교해 주변회로가 복잡하므로 센스앰프 등 레이아웃 피치를 셀어레이만큼 축소하기는 어렵다. 이를 극복하기 위해 메모리 셀 어레이 4열(열)을 1개의 읽기전용 센스앰프로 공유케 하고 비트선도 싱글엔드로 처리해주변회로의 피치를 줄일 수 있게 만들었다. 입력속도를 일정하게 유지하기위해 입력용 데이터론치를 셀 어레이 각각의 열(열)에 설치했다.

그러나 1개 센스앰프에 4열의 어레이를 이어 놓아 일정 섹터의 데이터를연속으로 읽어낼 때는 실제 읽기동작이 4분의 1씩 나뉘어서 실행된다. 히타치그룹은 또 미쓰비시전기와 공동으로 시리얼 입출력 64MB 플래시 EEP롬의시제품도 개발했다. 이 시제품은 플래시 EEP롬용으로 패키지의 단자수를 줄이기 위해 코맨드와 어드레스 모두를 데이터 입출력단자로 입력한다. 또 주변회로를 시리얼 입출력에 필요한 기능으로 특화시켜 칩면적을 줄였다.

올해에는 플래시 EEP롬 가격절감의 수단으로 1개의 메모리 셀에 2B의 데이터를 기억시키려는 시도가 늘었다. 셀 트랜지스터인 MOS FET의 문턱전압을 4곳으로 바꾸어 삼성전자가 1백28MB제품을, NEC가 64MB 시제품을 개발했다.

삼성전자가 개발한 칩의 메모리 셀은 셀 트랜지스터를 세로로 쌓는 난드형(역논리적)으로 비선택의 트랜지스터는 항상 온(ON)상태가 된다. 따라서 랜덤으로 써나갈 경우 셀의 문턱 값(치)이 크게 변동될 위험이 있다. 이를 개선하기 위해 시리얼데이터를 읽을 때는 접지선에 가까운 측의 셀부터 비트선쪽셀 순서로 읽게 했다.

NEC칩은 64개의 셀(1백28비트)을 이용해 병렬로 입력시키는 방법으로 입력시간을 단축했다. 입력시간은 1백ums로 1바이트당 소요시간은 6.3ums가 된다.

이밖에 플래시 EEP롬에서는 도시바와 도시바 마이크로 일렉트로닉스 공동그룹이 +3.3V 단일전원으로 작동되며 액세스시간이 34ns인 16MB제품을, 그리고미AMD(어드밴스트 마이크로 디바이시스)사와 후지쯔 공동그룹이 +5V 단일전원, 액세스시간 55ns인 16M제품의 시제품을 개발했다.

강유전체 불휘발성 램부문에서는 NEC가 메모리용량이 1MB인 칩의 시제품을개발했다. 이 제품의 액세스시간은 60ns로 기존 강유전체 램보다 다소 짧아졌다. 이 칩의 메모리 셀은 1개의 MOS FET와 1개의 강유전체 캐퍼시터로 구성되어 있다. 강유전체 캐퍼시터의 분극에 따른 변동을 전하로 읽어낸다.

EEP롬을 바탕으로 하는 아날로그 메모리 기술도 연달아 발표되고 있다. 관련음성기록과 재생기술을 미인포메이션 스토리지 디바이스사가 개발했는데이제품은 음성대역의 아날로그 신호를 60초간 기록, 재생할 수 있다. 1개의EEP롬 셀에 2백56치의 문턱전압을 가해 아날로그 메모리로서 사용한다. LSI칩시제품은 4백80개의 메모리 셀을 내장한 EEP롬을 기본으로 하여 여기에 샘플홀드회선, 프리앰프, AGC(Automatic Gain Control), 파워 앰프, 인터페이스회로 등을 집적했다.

한국 KAIST는 새로운 아날로그 메모리용 EEP롬 셀 시제품을 개발했다. 이제품의 셀 트랜지스터는 제어게이트를 2개 가지고 있다. 입력시 한쪽의 제어게이트에는 +전압을, 다른 한쪽에는 -전압을 걸어 소스전압과 입력전압을 비교하면서 피드백을 걸 수 있다.