[논문]차세대 비휘발성 메모리 소자를 위한 상변화 메모리 (Phase Change Memory) 기술의 특징 및 발전 방향

차세대 비휘발성 메모리 소자를 위한 상변화 메모리 (Phase Change Memory) 기술의 특징 및 발전 방향 원문보기

조만호 (한국 표준과학 연구원 전략기술연구부 첨단산업측정그룹)

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24㎛ CMOS 공정을 이용하여 MOSFET를 이용한 소자를 만들었으며 고속동작' endurance, data retention 등의 측정을 통해 차세대 메모리로의 가능성을 확인하였다. 또한 기억소자의 구조를 edge contact type으로 만들었으며 30ns 펄스를 이용하여 set 전류 0.13 mA, reset 전류 0.2 mA의 GeSbTe 물질의 전기적 특성을 측정하였다. 이후 2003년 7 월에는 PRAM의 테스트소자를 만들었다고 발표하였다.
이는 우주 공간에서 사용가능한 메모리에 대한 실험으로 radiation-hardened CMOS 공정을 이용하여 chalcogenide 기반의 메모리 소자를 제작하여 실험하였다. 여기서는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 chalcogenide 기억 소자를 결합하는 lEansistor-lResistor의 구성으로 제작하였다. 이 소자는 set 전류가 0.
BAE systems는 공동연구를 통해 OUM 의 우주방사선이나 전자파에 의한 영향에 대해 연구, 발표하였다. 이는 우주 공간에서 사용가능한 메모리에 대한 실험으로 radiation-hardened CMOS 공정을 이용하여 chalcogenide 기반의 메모리 소자를 제작하여 실험하였다. 여기서는 한 개의 트랜지스터와 한 개의 chalcogenide 기억 소자를 결합하는 lEansistor-lResistor의 구성으로 제작하였다.

이후 2003년 7 월에는 PRAM의 테스트소자를 만들었다고 발표하였다. 기 억소자로 사용한 상변화물질은 GezSbzTes이며, 주요내용은 PRAM의 동작 특성 및 신뢰성평가를 완료하였으며, DRAM 등과 유사한 CMOS 공정 적용하여 제작하였기 때문에 상품화 가능성을 보여주었고, 수년 내에 NOR Flash 메모리 대체 제품으로 부상할 것이라는 전망 등이 있다. 이 제품은 3.
물론 10'°회 이상 반복해서 정보를 쓰고 지울 수 있는 가능성이 Ovonix사에 의해 발표되기는 하였지만, 현재까지 관련된 후속 보고는 없는 상태이다. 보고된 결과로부터 현재 가능한 수준은 10, 정도 수준이 양산에서 가능할 것으로 판단된다. 또한 한번 기록된 정 보는 70° C의 고온에서도 20년 이상 보존할 수 있다.
, Azalea Corp. 세 회사가 공동으로 발표한 자료를 보면 기 억소자 물질로 GexSbyTez를 이 용하여 4Mb의 테스트 메모리 칩의 제조에 성공한 것이 PRAM의 응용에 대한 최초 발표된 결과이다. Ovonic Unified Memory(OUM)으로 명명된 이 칩은 0.
성능은 reset time이 10ns 이하, set time이 50ns 정도이며, endurance가 10"정도로 측정되었다. 이 결과는 PRAM이 기존 CMOS 공정과 연계되어 만들어질 수 있다는 것과 낮은 생산 단가와 높은 집적도를 가질 수 있다는 것을 보여주었다. Ovonyx Corp.

0V 전압을 사용하며 쓰기 속도 100ns, 읽기속도 50ns로 동작하고 20 억회까지 반복사용이 가능하며 70℃ 고온에서 20년간 데이터 보존이 가능하다는 특성이 있다. 다른 post memory에 비해 뛰어난 특성과 Intel, 삼성 전자등에서 상용화의 가능성을 확인하였기 때문에 PRAM에 대한 연구는 앞으로 더욱 늘어날 것으로 전망된다.
이러한 Flash 시장의 확장은 계속 이루어질 전망이므로 PRAM의 초기 대체 제품이 Flash 인 만큼 PRAM 이 양산화 되자마자 많은 수요가 있을 것으로 예상된다. 또한 PRAM의 고속, 대용량, 저전력 특성에 힘입어 휴대용 단말기기의 정보전달에 있어 고속화, 대용량화가 이루어져 이에 따른 새로운 정보기술 시장도 형성될 것이다.
PC쪽이 될 것으로 예상된다. 이후 PRAM 의 성능이 더욱 향상되면 System LSI 분야와 HDD, 군사장비, 우주개발분야 그리고 인텔리가전기기 및 로봇 산업으로까지 수요처가 확장될 것이다.

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