성균관대 양희준 교수 연구팀 '초고집적·초고속 메모리' 개발

사물인터넷·인공지능·뉴로모픽 소자에 응용 가능



성균관대학교(총장 신동렬)는 에너지과학과 양희준 교수 연구팀이 2차원 소재 그래핀과 지화 붕소(h-BN)를 활용해 테라비트급(terabit, 10의 12제곱개의 메모리 집적소자) 초고속 초절전 비휘발성 메모리 소자를 개발했다고 21일 밝혔다.

사물인터넷, 인공지능, 뉴로모픽 컴퓨팅 등의 미래 기술 실현을 위해서는, 현재 활용되는 실리콘 기반 낸드플래시보다 100배 이상 에너지 소모가 적고, 100배 이상 빠른 속도의 차세대 고집적 비휘발성 메모리 개발이 필수적으로 요구된다.

이에 따라 실리콘 이외의 다른소재를활용한 상변화 메모리(PRAM), 저항 메모리(RRAM) 연구가 활발하지만, 실리콘 공정 중심의 메모리 구현과 비교해 새로운 소재의 안정적 동작이나 기존 CMOS 설계와 다른 고집적화 방법에서 많은 기술적 난관이 존재했다.

연구진은 2차원 소재, 그래핀과 질화붕소(h-BN)를 활용해, 새로운 개념의'자가 선택 메모리 (self-selective memory)'를 개발했고, 이를 통해 기존의 트랜지스터를 활용하지 않고도 테라비트급 집적도와, 낸드플래시에 비해 1000배 적은 에너지로 100배 빠른 초절전, 초고속 메모리 동작이 가능함을 입증했다.

양희준 교수는 "테라비트급 초고속 초절전 비휘발성 메모리 개발은 4차 산업혁명시대의 사물인터넷, 인공지능 등의 산업을 주도적으로 열 수 있는 핵심 기술"이라면서 "이번 연구는 차세대 비휘발성 메모리 소자 개발을 위한 최대 난제를, 고전적인 실리콘 트랜지스터를 사용하지 않고 2차원 소재를 활용하여 해결할 수 있는 방법을 보인 첫 사례"라고 밝혔다.

이번 연구는 삼성미래기술육성사업의 2017년 4월 자유공모 과제 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 7월18일자(한국시간)에 게재됐다.