[단독] “최고 속도·최저 전력” 삼성전자, 20년 공들인 차세대 ‘M램’ 공개

[단독] “최고 속도·최저 전력” 삼성전자, 20년 공들인 차세대 ‘M램’ 공개

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세계 최대 반도체학회서 M램 개발 성과 발표

14나노 공정 적용해 기존 M램보다 속도 2.6배 향상

”AI, 빅데이터 확산과 함께 M램 시장도 급성장”

황민규 기자 입력 2022.11.23 06:00 삼성전자가 개발한 차세대 메모리 'M램' 이미지. /삼성전자 제공 삼성전자가 D램과 낸드플래시의 장점만 취한 차세대 메모리 ‘M램(MRAM)’을 한 단계 더 진화시킨 버전을 공개했다. 지난 2002년부터 차세대 메모리 개발에 본격적으로 투자해온 삼성전자가 이번에 내놓은 M램은 더욱 정교한 미세공정을 접목해 현재까지 세계에서 발표된 메모리 중 가장 데이터 읽기 속도가 빠르고 에너지 효율이 높은 것으로 알려졌다. 23일 반도체업계에 따르면 삼성전자는 세계적인 반도체 학회인 ‘국제전자소자회의(IEDM)’에 차세대 M램과 관련한 연구개발 성과를 논문으로 게재했다. ​ 이번에 삼성전자 연구진이 개발에 성공한 내장형(e) M램은 기존 28㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 공정에서 자기터널접합(MTJ: magnetic tunnel junction)을 14㎚ 핀펫(FinFET) 공정으로 고도화해 성능을 대폭 향상한 것으로 알려졌다. M램은 D램과 구조가 유사하지만 커패시터(capacitor) 대신 복잡한 구조의 MTJ를 사용한 메모리 반도체다. 자성체의 일종인 MTJ가 스핀(Spin)하면서 빠른 속도로 전자(電子)를 이동시키며 데이터를 읽고 쓰는 방식으로 작동한다. ​ 이 때문에 스핀주입자화반전메모리(STT-M램)라고 불리기도 한다. M램의 데이터처리 속도는 D램보다 10배 이상, 낸드플래시보다 1000배 이상 빠르지만 생산단가는 월등히 낮은 편이다. 또 차세대 메모리 후보군 중에선 비교적 구조도 단순한 편이어서 최대 2㎚까지 미세 공정이 가능한 것으로 알려졌다. D램보다 미세화하기 쉬운 구조다. ​ M램의 또 다른 특징은 수명이 사실상 영구적이라는 점이다. 낸드플래시의 경우 쓰기, 읽기를 반복하다 보면 수명이 다한다. 기술 발전으로 수명이 많이 늘어나긴 했지만 영구적이지는 않다. 반도체업계 관계자는 “이론적으로는 성능, 용량, 내구성 등 모든 평가 기준에서 기존의 D램, 낸드플래시의 단점을 극복한 완전체에 가까운 메모리”라고 설명했다. ​ 삼성전자는 2002년 삼성전자 반도체연구소를 중심으로 차세대 반도체인 M램 연구를 시작했다. D램과 낸드플래시를 대체할 메모리 반도체를 개발하겠다는 계획이었지만 메모리 용량을 키우면서 동시에 생산단가를 낮출 수 있는 미세 공정 기술을 확보하는 데 적지 않은 어려움을 겪은 것으로 알려졌다. 지난 2019년 삼성전자는 오랜 연구개발의 첫 결실로 28㎚ 기반의 내장형 M램 제품을 공개한 바 있으며, 이번에는 14㎚ 공정을 적용해 면적을 33% 줄이고 읽기시간을 2.6배 높인 것으로 알려졌다. ​ 삼성전자 측은 이번에 공개한 M램을 인공지능(AI), 빅데이터 분석 등에 활용하기로 했다. 미국 시장조사업체 테크나비오(Technavio)에 따르면 M램 시장 규모는 2024년 9억5271만달러(약 1조3000억원) 규모로 성장할 것으로 전망된다. AI, 빅데이터, 사물인터넷(IoT) 등 다양한 분야에 활용되기 시작하며 오는 2024년까지 연평균성장률도 39%에 달할 것으로 예상됐다.

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[단독] “최고 속도·최저 전력” 삼성전자, 20년 공들인 차세대 ‘M램’ 공개

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