우주부품 수준으로 방사선에 견디는 저에너지 메모리소자 개발

KAIST·나노종합기술원 연구팀 "우주 환경의 인공지능에 적용"

저에너지 메모리 소자 개발한 KAIST·나노종합기술원 공동 연구팀 왼쪽부터 윤준보 교수, 이용복 박사과정생, 강민호 박사 [KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 전기·전자공학부 윤준보 교수와 나노종합기술원 강민호 박사 공동 연구팀이 에너지 소모량이 기존 플래시 메모리의 3만분의 1 수준에 불과한 내(耐)방사선 메모리 소자를 처음으로 개발했다고 28일 밝혔다.

최근 자율주행 기술의 발전으로 안전성이 필수적인 장치에 사용되는 반도체 메모리 소자의 중요성이 커지고 있다.

반도체 메모리 소자는 동작 원리상 근본적으로 방사선에 취약하기 때문에 이를 보완하기 위해 복잡한 회로나 데이터 프로세싱이 추가로 들어간다.

이 때문에 에너지 소모량이 많을 수밖에 없어 내방사선과 낮은 동작에너지를 동시에 만족하기가 쉽지 않다.

연구팀은 원천적으로 방사선을 잘 견디는 특성을 갖는 '나노전자기계기술'(NEMS)을 활용해 고에너지 방사선에도 강할 뿐만 아니라 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 유지할 수 있는 비휘발성 메모리 소자를 개발했다.

나노 크기의 매우 작은 기계 구조에 전기 신호를 가하면 구조체가 기계적으로 움직이면서 전극에 붙었다가 떨어지는 방식으로 작동한다.

연구팀이 개발한 메모리 소자의 구조 [KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

이어 전류를 가해 열을 내면 구조체가 초기 상태로 돌아가도록 설계해 반복적인 동작에도 낮은 프로그래밍 에너지를 유지할 수 있도록 했다.

나노종합기술원의 반도체 장비를 이용해 제작한 8인치 대면적 웨이퍼(기판)에 소자를 구현한 결과, 차세대 메모리들과 비교해도 에너지가 매우 낮은 수준이었다고 연구팀은 설명했다.

특히 기계적인 동작 방식 덕분에 오작동 등 성능 저하 없이 우주 부품 수준의 우수한 내방사선 특성을 보였다.

제1 저자로 연구에 참여한 이용복 박사과정생은 "우주 환경의 인공지능, 초안정성 자율주행 시스템 등 다양한 미래 응용 분야에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

한국연구재단의 차세대지능형 반도체 기술개발사업과 삼성전자의 지원을 받아 수행된 이번 연구 성과는 권위 있는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 지난달 호에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

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