전자전기공학부

<동국대 김성준 연구팀, 나노입자가 들어간 수직적층 메모리 개발>

나노입자가 들어간 수직적층 메모리 제작 후 우수한 메모리 특성 확보를 통해
고집적 차세대메모리의 뉴로모픽 시스템 적용 가능성 보여
나노 분야 저명 국제 학술지 ‘Nanoscale’ 최신판 온라인 게재 및 커버 선정

동국대학교 전자전기공학부 양세영 석사 (제1저자), 김성준 교수 (교신저자)로 구성된 연구팀이 나노입자가 들어간 수직적층 RRAM 메모리소자를 개발했다고 발표했다.

기존에 2D X-point 어레이 구조는 층수가 올라갈수록 사진공정이 추가적으로 필요하여 공정단가를 줄이는데 한계를 가지고 있다. 하지만 본 연구에서 개발한 수직적층형 어레이 구조는 여러 메모리 층과 절연층을 증착 후 한번에 식각이 가능하여 공정 단가를 획기적으로 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 나노입자를 통해 메모리 특성 및 시냅스 소자 특성을 개선 시켰다.

김성준 교수는 “1저자 학생이 직접 서울대학교 반도체공동연구소와 동국대학교 MINT 팹장비를 활용하여 소자 제작을 진행하였고 이 구조는 삼성전자와 SK하이닉스에서 VNAND와 같은 수직적층 메모리소자 개발과 유사한 공정 방법을 적용하였다”며 “ 추가연구를 통해 수율과 산포 개선이 확보되면 향후 고집적 메모리 및 인공지능 반도체의 핵심 저장과 연산 매체로 활용이 가능할 수 있을 것”이라고 기대감을 나타냈다.

본 연구는 한국연구재단 미래반도체신소자원천기술개발 신소자집적검증분야 "수직 적층 인공지능 플랫폼을 위한 신소자 기반 초고집적 적층형 시냅스 어레이 및 CMOS 집적회로“ 과제의 지원으로 연구가 지원이 되었고 서울대학교, 서강대학교, 서울시립대, 한국전자통신연구원 연구팀 등과 함께 회로 위에 다양한 타입의 적층 메모리소자(Flash, FeFET, PcRAM, RRAM)를 집적 공정과 회로/시스템 설계를 통해 뉴로모픽시스템 구현을 목표로 하고 있다. 동국대 연구팀은 RRAM 적층 소자를 개발에 집중하며 작년 12월 Nano energy, 올해 7월 Advanced Materials Interfaces 등 저명 국제 학술지에 꾸준히 게재하고 있다. 현재 4층 수직적층 RRAM 메모리소자를 개발하여 어레이 측정을 끝마치고 서울시립대학교 연구팀과 함께 회로와 메모리의 연결을 위한 연구를 진행하고 있다.

해당 연구결과는 <Synaptic plasticity and non-volatile memory characteristics in TiN-nanocrystal-embedded 3D vertical memristor-based synapses for neuromorphic systems>라는 제목으로 나노 분야 저명 국제 학술지 「Nanoscale (IF=8.307)」 23년 8월 온라인에 게재됐고 Front inside cover에 선정이 됐다.