권혁준(왼쪽) 교수와 장봉호 박사과정생

대구경북과학기술원(DGIST)은 권혁준 전기전자컴퓨터공학과 교수 연구팀이 우수한 내구성을 갖춘 비휘발성 저항 변화 메모리를 개발했다고 25일 밝혔다. 기존 제작 기술의 단점을 극복하고, 우수한 내구성을 갖춘 메모리를 개발함으로써 차세대 컴퓨팅 시스템에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 인공지능·빅데이터·IoT 장치와 같은 데이터 집약적 컴퓨팅 시스템의 발전에 따라 우수한 내구성, 빠른 동작 속도, 낮은 전력 소모를 필요로 하는 새로운 차세대 비휘발성 메모리의 수요가 급증하고 있다. 메모리의 종류 중 하나인 ‘저항 변화 메모리’는 전류를 통해 메모리의 정보를 바꾸는 방식을 사용한다.

저항 변화 메모리를 개발하는 방법으로 주목받고 있는 ‘액상 공정 기술’은 큰 면적에 저렴하게 제작할 수 있다는 장점이 있지만, 높은 온도에서만 작동할 뿐더러 균일한 패턴을 형성하기 어렵다는 단점이 있다.

대구경북과학기술원(DGIST) 전기전자컴퓨터공학과의 권혁준 교수 연구팀의 연구 모습

연구팀은 이러한 단점을 극복하기 위해 액상 공정에 ‘연소 합성 기술’을 결합했다. 연소 합성 기술은 발열 반응을 이용해 연소 과정에서 발생하는 열을 이용해 물질을 합성한다. 이 때문에 연소 합성 기술을 이용한다면 외부에서 고온을 제공할 필요가 없어 액상 공정의 단점을 보완하는 데 유용하다. 연구팀은 액상 공정의 전구체에 연소 합성 기술의 원리를 적용, 더 낮은 온도에서도 자외선과 광화학적 반응을 통해 고품질의 산화 지크로늄(ZrO2)막과 빛으로 모양을 만드는 광패터닝 효과를 동시에 얻을 수 있었다.

연구팀은 이 기술로 저항 변화 메모리를 제작했다. 제조된 저항 변화 메모리는 1000회 이상 반복해 정보를 바꾸어도 메모리 동작의 문제가 없을 만큼 좋은 내구성을 나타냈다. 또 85도 고온의 환경에서도 10만초 이상 데이터가 보존됐다.

이에 대해 권 교수는 “이는 기존 액상 공정 기술의 문제점을 크게 개선한 결과”라며 “집약적 차세대 컴퓨팅 시스템과 액상 공정 기반의 전자소자를 대량 생산하는 데 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 17일 국제 학술지 ‘재료과학기술저널’ 온라인판에 게재됐다. 구본혁 기자