<시리즈> 최신 LSI 기술동향 (하);메모리 LSI

메모리 LSI 분야에서는 D램과 논리회로를 혼합시킨 기술이 가장 활발히 개발되고 있다.

D램과 논리회로를 혼합하기 위한 기술개발은 단순히 원칩화한 LSI를 시제작하는 단계에서 벗어나 여러가지 사양의 D램을 얼마나 쉽게 구성하느냐와 D램과 논리회로의 혼합이 아니고서는 실현하기 힘든 기능을 갖추는 기술을 다투는 단계로 이행되고 있다.

이번 ISSCC98에서 이같은 혼합기술의 개발과 관련된 성과가 많이 발표돼 관심을 끌었다. 우선 일본 도시바는 주문형반도체(ASIC)용 D램을 메모리 제네레이터를 사용해 구성하기 위한 회로기술을, 또 일본 NEC는 그래픽스데이터를 압축, 해제하기 위한 논리회로를 16MD램과 같이 집적시키는 기술을 각각 발표해 호평을 받았다.

또 범용D램 관련 발표는 메모리 용량을 향상시키는 기술보다는 데이터전송속도를 향상시키는데 중점을 둔 경우가 많았다.

NEC의 4GD램 등 기초 기술을 검증하는 것을 목적으로 한 발표가 많았던 지난해 ISSCC97과는 대조적으로 이번에는 인터페이스의 고속화기술 등을 비롯해 현행 제품이 안고 있는 문제점을 해결하기 위한 실용적인 기술에 초점이 맞춰졌다. 외부 클록신호의 상승점과 하강점 양 끝에 同期해서 데이터를 입출력하는 DDR(double data rate)모드로 작동하는 64MSD램(싱크로너스D램)이 그 대표적인 예로 꼽히고 있다.

특히 데이터전송속도의 향상과 수반해서 현저하게 나타나고 있는 문제점은 소비전력의 상승이다. 그래서 고속화와 저소비전력을 동시에 해결하려는 시도도 돋보였다.

이와 관련, 삼성전자는 DDR모드로 작동하는 싱크로너스D램으로 구성한 최대 데이터전송속도가 2.56GB/초를 실현한 메모리 시스템을 선보였다. 이 시스템은 4M X 16D램을 탑재한 1백68핀 DIMM(double inline memory module)을 4개 슬롯에 실장하고 있다. 클록주파수 1백60MHz급 D램을 64비트폭의 메모리 버스에 32개까지 접속해 2백56MB의 용량을 실현했다.

일본 후지쯔는 메모리 셀 어레이에서 데이터를 읽을 때 데이터전송속도가 5백Mbps에 달하는 고도의 D램기술을 개발해 이번에 발표했다. 이 회사는 4M비트의 셀을 갖춘 테스트칩을 시험제작, 부하를 추가함으로써 32MD램으로 가정하고 16비트의 읽기동작을 검증, 그 결과 5백Mbps의 데이터전송속도를 실현했다.

또한 이번 회의에서는 D램과 MPU간의 데이터전송속도를 향상시키는 발표도 상당수에 달해 눈길을 끌었다. 현대전자와 일본 미쓰비시전기, 미국 IBM 3사는 공동으로 싱크링크D램(SLD램) 인터페이스 평가용 칩을 발표했으며 일본 후지쯔도 4층 PCB기판상의 길이 50㎜의 전송선에 4개의 D램 모듈이 연결된 인터페이스 회로를 데이터 전송속도 5백Mbps로 동작시키는 회로를 발표했다.

S램이나 캐시 메모리의 기술개발이 다양화된 것도 하나의 특징으로 들 수 있다. 특히 가상메모리를 효율적으로 작동시키는 기술과 칩 면적 및 소비전력을 줄이기 위한 기술 등이 발표돼 향후 시장을 주도해 나갈 것으로 예상되고 있다. 특히 2V 이하의 전원전압으로 구동하는 것을 전제로 한 기술발표가 많아 S램 및 캐시 메모리의 저소비전력화 추세를 단적으로 보여줬다.

S램속에 병렬 5백76비트로 작동하는 비교회로를 집적한 16KS램을 시험제작해 선보인 일본 히타치제작소의 제품이 대표적 제품. 이것은 가상어드레스속에 있는 페이지옵셋의 크기가 캐시메모리의 페이지 크기보다 작은 경우에 같은 데이터가 여러개 존재하는 모순을 발생하지않고 동작할 수 있는 점이 특징이다. 이 제품은 MPU 등의 1차 캐시메모리용으로 사용되며 전원전압은 1.8V이다.

이밖에도 일본 미쓰비시전기가 1.4V에서 작동할 수 있는 박막트랜지스터(TFT)부하형 S램을 선보였으며, 미국 스탠포드 대학과 후지쯔가 공동으로 1V에서 구동가능하고 소비전력이 0.9mW로 낮은 32비트 S램을 개발해 선보였다. 이중 미쓰비시의 S램은 비트선의 접촉부위에 가로형 바이폴러 트랜지스터를 형성해 데이터를 읽어낼 때 대전류가 흘러들어가지 못하게 제어하는 것이 특징이다.

또 불휘발성메모리부문에서는 메모리 셀 한 개에 많은 데이터를 축적하는 기술이 중점적으로 발표됐다. 일시적으로 데이터를 기록하는 중간기억매체로 주로 사용되는 D램이나 S램과는 달리 축적매체로 사용하는 경우가 많은 불휘발성메모리는 대용량화가 무엇보다도 중요하다.

이와 관련 이번에 눈길을 끈 것은 한 셀당 6비트의 데이터를 축적할 수 있는 플래시형 EEP롬으로 프랑스, 이탈리아의 합작업체인 SGS톰슨社의 6M비트급 플래시형EEP롬이 그것이다. 이 회사는 데이터를 기록할 때는 디지털방식을 쓰고 데이터를 읽어낼 때는 애널로그방식을 사용하는 한편 메모리셀과 같은 특성을 가진 더미셀을 만들어 데이터를 읽을 때 이 셀의 전위를 기준전위로 함으로써 메모리셀의 전위가 변화하더라도 애널로그방식의 센스앰프로 정확하게 데이터를 읽게했다.

또 애널로그 메모리부문에서는 한국과학기술원(KAIST)이 3백60마이크로초급의 속도로 한 셀당 8비트의 데이터를 기록할 수 있는 칩을 선보여 주목을 끌었다.

<주문정 기자>