[아이티데일리] 미래창조과학부(장관 최양희)는 국내 대학 연구진이 차세대 자성 메모리(MRAM)의 속도 및 집적도를 동시에 향상시키는 소재기술 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.

자성메모리(MRAM)는 실리콘 기반의 기존 반도체 메모리와는 달리, 얇은 자성 박막으로 만들어진 새로운 비휘발성 메모리 소자다. 외부 전원공급이 없는 상태에서 정보를 유지할 수 있으며 고속 동작과 집적도를 높일 수 있는 특성을 가진다. 메모리 패러다임을 바꿀 새로운 기술로 인식되며, 이미 전 세계 여러 반도체 업체 간에 개발 경쟁이 벌어지고 있는 차세대 메모리다.

개발 경쟁 대상이 되는 핵심 기술 중 하나는 메모리 동작 속도를 더 높이면서도 고집적도를 동시에 구현하는 것이다. 현재까지 개발된 자성메모리(MRAM) 기술은 동작 속도를 최고치로 유지하는 경우 집적도가 현저히 떨어지는 문제가 있었다. 하지만 연구팀은 이번에 기존 자성메모리(MRAM) 기술보다 10배 이상 빠른 동작 속도와 고집적도를 달성할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.

이번 연구의 기술이 적용 가능한 일반적 스핀궤도토크 기반 자성메모리(MRAM)는 차세대 메모리로 주목받고 있으며, 정보기록을 위해 중금속/강자성 물질의 스핀궤도결합을 이용한다. 하지만 기존에 사용되는 백금(Pt) 또는 텅스텐(W)의 경우 외부 자기장을 걸어줘야 하는 제약이 있었는데, 연구팀은 이리듐-망간(IrMn) 합금과 같은 새로운 반강자성 소재를 도입, 반강자성/강자성 물질의 교환 결합을 이용해 외부자기장 없이 고속·저전력 동작이 가능한 기술을 개발했다는 설명이다.

스핀궤도토크 자성메모리(MRAM)는 컴퓨터 또는 스마트폰에 쓰이는 SRAM보다 10배 이하로 전력소모를 낮출 수 있고, 비휘발성 특성으로 저전력을 요구하는 모바일, 웨어러블, 또는 사물인터넷(IoT)용 메모리로 활용될 가능성이 높다.

박병국 교수(한국과학기술원)와 이경진 교수(고려대) 공동연구팀의 이 같은 연구 결과는 나노기술 분야 최고 권위 학술지인 ‘네이처 나노 테크놀로지(Nature Nanotechnology)’ 7월 11일자에 게재됐다. 해당 연구는 미래소재디스커버리사업의 스핀궤도소재연구단(단장 고려대 김영근)으로부터 지원받아 수행됐다.

박병국 교수는 “이번 연구는 차세대 메모리로써 각광받고 있는 자성메모리(MRAM)의 구현 가능성을 한 걸음 더 발전시킨 것에 의미가 있다”면서, “추가 연구를 통해 기록성능이 뛰어난 신소재 개발에 주력할 예정”이라고 밝혔다.