출처: https://www.dongascience.com/ko/news/76945

요약: 카이스트 연구진이 차세대 낸드플래시 메모리의 성능 한계를 극복할 수 있는 새로운 소재와 구조를 개발했다. 낸드플래시는 전원이 꺼져도 데이터를 유지하는 비휘발성 메모리로, 스마트폰과 SSD, 인공지능 서버 등에 널리 사용된다. 최근에는 저장 용량을 늘리기 위해 셀을 수직으로 쌓는 3차원 구조와 하나의 셀에 여러 비트를 저장하는 기술이 발전하고 있지만, 이 과정에서 데이터 처리 속도와 안정성을 동시에 확보하기 어려운 문제가 발생해 왔다. 특히 데이터를 빠르게 삭제하려 하면 저장된 정보가 새어나가고, 반대로 안정성을 높이면 속도가 느려지는 ‘상충 관계’가 핵심 한계로 지적됐다.

연구팀은 이 문제의 원인이 전자가 이동하는 ‘터널링 층’에 있다고 보았다. 그들은 이 문제를 해결하기 위해 특수한 소재를 썼다. 이 소재는 전하의 상태와 조건에 따라 통과 장벽의 높이가 달라지는 ‘비대칭 에너지 장벽’ 특성을 지닌다. 이를 활용하면 데이터를 지울 때는 전자가 빠르게 이동하도록 하고, 저장된 상태에서는 전자가 외부로 빠져나가지 못하도록 제어할 수 있다. 연구진은 이를 상황에 따라 열리고 닫히는 ‘스마트 출입문’에 비유했다.

실험 결과, BON을 적용한 메모리는 데이터 삭제 속도가 기존 대비 최대 23배 향상됐으며, 수만 번 반복 사용 후에도 안정적인 성능을 유지했다. 또한 32단계 이상의 전압 상태를 구분해야 하는 고집적 환경에서도 데이터 분포의 정밀도가 크게 개선돼, 하나의 셀에 더 많은 정보를 저장할 수 있는 가능성을 확인했다.

이번 연구는 초고용량 낸드플래시 구현의 핵심 장애물을 해결한 성과로 평가되며, 향후 인공지능과 데이터 중심 산업에서 요구되는 고성능 저장장치 개발에 중요한 기반이 될 것으로 기대된다.

한줄 요약: 카이스트 연구진이 차세대 메모리를 위한 핵심 소재를 개발해냈다. 양자 터널링 효과를 제어할 수 있는 기술이 차세대 반도체에 핵심 기술인데 이를 개발하다니 반도체 기술 발달에 큰 도움이 될 것 같다.