국내 연구진이 USB 메모리 등 저장장치에 널리 쓰이는 낸드플래시(NAND flash)의 한계를 극복할 수 있는 차세대 저항변화 메모리 소자를 개발했다.
서울대 재료공학부 황철성 교수팀은 21일 전극-다이오드층-메모리층-적극을 수직으로 쌓은 간단한 메모리 구조를 바탕으로 낸드플래시보다 저장하고 쓰는 속도가 1000배 빠르고 용량은 1.5배 높으면서 크기는 반 이하로 줄일 수 있는 자가정류 저항변화 메모리를 개발했다고 밝혔다.
이 연구 결과는 재료분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’(Advanced Materials·5월 14일자) 온라인판에 게재됐다.
낸드플래시는 전원이 끊겨도 데이터가 유지되고 정보 입출력이 자유로운 플래시 메모리 시장의 50% 이상을 차지하고 있지만 복잡한 공정과 집적화의 한계 등으로 가까운 장래에 성능의 한계에 직면할 것으로 전망된다.  
이에 따라 낸드플래시를 대체할 차세대 메모리로 저항변화 메모리(RRAM)가 주목받고 있으나 저항변화 메모리는 용량을 늘리면서 안정적인 저항상태를 유지하는 문제와 고품질 다이오드 제작의 어려움 등이 상용화에 걸림돌이 되고 있다.  
연구진은 이 연구에서 ‘전극-다이오드층-메모리층-전극’을 수직으로 쌓은 간단한 메모리 구조를 바탕으로 8가지 저항상태를 안정적으로 동작하게 했다. 저항상태가 8가지인 각 메모리 소자에는 3비트를 저장할 수 있어 용량이 기존 소자보다 1.5배 증가한다.
또 이 메모리 구조에서는 기존 대비 성능이 약 1천배 우수한 다이오드가 ‘전극-다이오드 층’에 내재 돼 전류가 한쪽으로 흐르게 해 소자 간 간섭을 막아주는 정류작용을 하고 아래에는 ‘메모리층-전극층’이 저항변화 메모리 역할을 한다.  
이는 기존에는 별개였던 다이오드와 메모리를 한 소자에 동시에 구현함으로써 저항변화와 정류작용이 신속히 이루어져 용량을 늘리는 데 최적화된 구조를 만든 것이라고 연구진은 설명했다.  
황철성 교수는 “이 연구로 차세대 메모리로 주목받는 저항변화 소자 분야에서 세계적 기술을 선점하게 됐으며 새로운 회로 및 소자 구조를 제안해 상용화에 한 걸음 다가가게 됐다”면서 “낸드플래시 메모리가 집적화 한계에 부딪힐 것으로 전망되는 5년 정도 후에는 저항변화 메모리의 상업화가 진행될 것으로 전망한다”고 말했다.