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‘차세대 자구벽 기반 자기메모리’속도 향상시키는 기술개발 성공
김인환 기자|kih2711@kidd.co.kr
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‘차세대 자구벽 기반 자기메모리’속도 향상시키는 기술개발 성공

기계적 회전 사용하는데 따른 단점 보완, 초고속 동작 가능

기사입력 2017-10-19 07:47:12
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‘차세대 자구벽 기반 자기메모리’속도 향상시키는 기술개발 성공
페리자성체를 이용한 자구벽 메모리 소자의 개념도

[산업일보]
현재 사용 되는 메모리 소자는 DRAM, SRAM, Flash memory, HDD 등이 있다. DRAM과 SRAM은 속도가 빠름에 반해, 전원이 꺼지면 메모리가 사라지는 휘발성 특성을 보인다는 문제가 있다. Flash memory는 비 휘발성이긴 하나, 동작속도가 느리고, 쓰고 지우는 횟수의 한계가 존재하는 단점이 있다. HDD (Hard Disk Drive)의 경우 높은 용량이 장점이나, 기계적인 회전을 사용함으로써, 전력 사용량이 높고 충격에 약하다는 단점이 있다.

자구벽 기반 자기메모리 (Domain wall-based magnetic memory, 일명 racetrack memory)는 이러한 기존 메모리의 단점을 해결하고자 등장한 메모리다. 자구벽 메모리의 핵심 동작원리는, 하드디스크의 기계적인 회전을 전류에 의한 자구벽 이동으로 대체하는 것이다. 자성 나노선을 사용함으로써 비휘발성 특성을 확보하고, 기계적인 회전을 없앰으로써 전력사용량을 줄이고 충격에 강한 메모리를 만들겠다는 아이디어를 기반으로 한다. 고속 동작만 가능하다면, 기존의 메모리의 장점을 모두 가지는 새로운 메모리가 될 것으로 기대를 받아 왔다.

현재까지 연구 결과, 자구벽 메모리의 속도는 수백 m/s정도의 한계를 가진다는 것이 보고됐다. 이는 자구벽이 이동할 때, 회전하면서 이동하게 되는 워커붕괴현상(Walker breakdown)이 근원적인 원인이 된다. 이러한 워커붕괴현상은 자성물질이 본질적으로 가지게 되는 각운동량에 기인하기 때문에 피할 수 없는 현상으로 알려져 왔다. 자구벽 메모리 소자의 초고속 동작에 있어서, 워커붕괴현상은 치명적인 약점으로 작용하기 때문에 이를 극복하기 위한 해결방안이 필요했다.

한국과학기술원 김갑진 교수와 고려대 이경진 교수 연구팀이 ‘차세대 자구벽 기반 자기메모리(Domain wall-based magnetic memory, 이하 ‘자구벽 메모리’)’의 속도를 획기적으로 향상시키는 기술개발에 성공 했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’)는 밝혔다.

강자성체의 경우 물질내부의 자화가 한쪽방향으로 향하고 있어 저속의 원인으로 알려진 워커붕괴현상을 피할 수 없었다. 그러나 GdFeCo는 Gd와 FeCo의 자화가 반평행으로 나열돼 있어, 두 각운동량의 총합이 0인 지점에서 워커붕괴현상이 사라지면서 자구벽의 속도를 상온에서 2km/s 이상으로 증가시키는데 성공했다.

이번 연구성과로 자구벽 메모리에 초고속 동작특성을 가미한다면, 하드디스크를 뛰어넘는 고집적·저전력·비휘발성을 갖춘 차세대 메모리가 될 것으로 기대되고 있다.

김갑진 교수는 “이번 연구는 페리자성체의 각운동량이 0인 지점에서 나타나는 새로운 물리현상을 발견했다는 점에서 의미가 크고, 향후 차세대 메모리 구현도 앞당길 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.
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