관련 통계자료 다운로드 삼성-경북대 40nm급 이중게이트소자 D램과 비휘발성 플래시메모리 등 기존 메모리의 성능한계를 극복하고 기능을 통합적으로 제공하는 차세대 반도체 메모리에 대한 연구개발 전쟁이 뜨겁다.
삼성전자·하이닉스반도체 등 D램시장을 석권한 우리 업체들은 20여년 쌓은 D램 기술을 바탕으로 차세대 메모리시장도 석권하겠다는 목표 아래 학계 및 연구계와 함께 새로운 상용기술 개발에 열을 쏟고 있다.
◇급부상중인 차세대 메모리=실리콘을 대체하는 새로운 주자는 누구인가. 차세대 비휘발성 메모리 유망기술로 급부상한 기술은 상(相)변화 메모리, P램(Phase change 램), C램(Chalcogenide 램), M램(Magnetic 램), Fe램(Ferroelectric 램) 등이다. 상변화 메모리는 기록, 소거, 재생속도, 재기록 회수 등에서 D램급의 성능을 가진다. 상변화에 따른 전기저항의 변화가 커 초고밀도화에 유리하면서도 경쟁 메모리인 M램과 Fe램에 비해 소자구조 및 제작공정이 단순하다. 또 정보저장과 처리 용량대비 저가격으로 제작이 가능해 독립형(stand-alone) 메모리 외에 시스템온칩(SoC)용 임베디드 메모리로 가능성이 높은 것으로 평가되고 있다.
또 다른 주자는 비휘발성 메모리 소자인 M램. M램은 기존의 D램을 능가하는 성능과 더불어 비휘발성 특성으로 차세대 메모리로 크게 주목받고 있다. 이 기술의 핵심은 기존 비휘발성 메모리에 비해 빠른 속도(수년 내에 10㎱ 정도 가능)와 초소형화의 가능성이다. 또 컴퓨터에 내장되면 부팅과정 없이 전원을 켜는 즉시 사용가능하다.
IBM은 2004년에 256M M램을 사용할 예정이며 모토로라는 지난해 6월 1M급의 M램을 발표한 후 2004년 180㎚, 2006년 90㎚급 프로세스의 M램을 상용화 할 예정이다. Fe램은 D램과 같은 집적도와 S램과 같은 고속 동작, 플래시메모리와 같이 비휘발성의 특성을 가지는 통합 메모리다. D램과 같이 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터가 단위 셀을 이루는 구조다. 하이닉스반도체는 지난 3월 차세대 이동통신용 및 SoC용 메모리로 Fe램을 상용화하는 기술개발에 성공했다. 이 기술로 하이닉스는 64메가급 Fe램 개발과 양산체제를 구축중이다.
◇주도권 확보를 위한 기술공유 한창=인텔은 최근 일본 엘피다에 1억달러를 투자하고 D램 설계 및 개발과정에서 상호 로드맵을 공유키로 기술협약을 체결하는 등 주도권 확보를 위한 발빠른 행보를 시작했다. 이번 계약으로 인텔은 엘피다의 연구개발 및 300㎜ 라인의 생산능력을 토대로 D램 산업의 표준변화를 주도할 것으로 예측되고 있다.
IBM과 인피니온은 최근 128킬로비트 용량의 M램 시제품 개발에 성공해 일본 도쿄에서 열린 VLSI 심포지엄에서 공개했다. 지난 2000년부터 공동으로 M램 사업을 진행해온 두 회사는 프랑스에 위치한 합작벤처 알티스 세미컨덕터를 통해 M램 상용화를 진행할 계획이다. 모토로라는 ST마이크로 일렉트로닉스, 필립스 등과 M램 기술을 공유하며 M램 주도권 확보에 주력하고 있다.
하이닉스는 ST마이크로와 기술제휴를 맺고 이동통신기기와 디지털카메라 등 대용량 데이터 저장과 저전력 소모가 필요한 휴대형 정보기기에 적용이 가능한 NAND형 플래시 메모리 공동개발을 진행중이다. 양사는 또 M램, F램 등 차세대 메모리 공동 개발도 검토중이다.
◇향후 반도체 기술=휴대형기기를 중심으로 한 실시간 정보유통이 폭발적으로 확대되고 있는 현재 이를 뒷받침할 수 있는 차세대 신기술 개발에 대한 필요성이 높아지고 있다. 이에 따라 휴대형 정보기기의 수요가 증가하면서 반도체는 점차 대용량화, 고속화, 저전력화의 특성이 요구되고 있다. 또 메모리와 비메모리의 특성이 하나로 통합된 시스템온칩에 대한 수요도 증가하고 있다. 이조원 테라급나노소자개발사업 단장은 “원자나 분자를 하나의 비트로 이용할 수 있는 나노기술을 반도체에 적용하면 초고집적, 초고속의 1조 비트급 소자를 개발할 수 있다”며 “기존 반도체기술은 집적도를 높이는 데 기술적인 한계를 드러내고 있어 누가 먼저 나노기술을 통해 이것을 해결하느냐에 성패가 좌우될 것”이라고 말했다.
<김인순기자 insoon@etnews.co.kr>
