신소재 '스마트 출입문'으로 낸드플래시 용량 한계 넘었다 작성일 03-20 39 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="5QgYIHb07K"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="bb39c46d80487e5813c65b98164c1ec3cbbf9dd9f699018c9ccc624b7c59389b" dmcf-pid="102ciEYC7b" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 강대현 KAIST 석박통합과정생, 조병진 교수. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/dongascience/20260320112604353jusd.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="XWOuZzRfF2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/dongascience/20260320112604353jusd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 강대현 KAIST 석박통합과정생, 조병진 교수. KAIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="4e9b6e729118ab67bf37cab279a76042a57efd8d3bfebfd053f3738e16d68dbb" dmcf-pid="tpVknDGhFB" dmcf-ptype="general">차세대 초고용량 낸드플래시 메모리 상용화의 걸림돌이었던 속도와 안정성의 충돌 문제를 해결하는 '스마트 출입문' 기술이 개발됐다.</p> <p contents-hash="825170a477a084b4a045db11396246c598624acca054fa7fc19764a3beee5e92" dmcf-pid="FUfELwHl0q" dmcf-ptype="general">KAIST는 조병진 전기및전자공학부 교수 연구팀이 신소재 '붕소 산질화물(BON)'을 반도체 메모리에 적용해 데이터 삭제 속도를 기존 대비 최대 23배 높이면서도 저장 안정성을 확보하는 데 성공했다고 20일 밝혔다. 연구 결과는 반도체 분야 최고 권위 학술대회인 '국제전자소자학회(IEDM)'에서 지난해 12월 9일 발표됐다.</p> <p contents-hash="5b369b30de9e617fa8caaa768c297ac0669b3cbcff2b0b4686e61384a2fb11f0" dmcf-pid="3u4DorXSUz" dmcf-ptype="general">낸드플래시 메모리는 스마트폰, 솔리드스테이트드라이브(SSD), 인공지능(AI) 서버 등에서 데이터를 저장하는 핵심 반도체다. 전원이 꺼져도 데이터가 사라지지 않는 것이 특징이다. 더 많은 데이터를 더 작은 공간에 저장하기 위해 메모리 셀을 위로 층층이 쌓는 '3차원 V-낸드 기술'을 쓰고 있으며 셀 하나에 저장하는 데이터 양도 점점 늘어나는 추세다.</p> <p contents-hash="e4d3d79837c3a03017be0ac45b41b93e802d911b6fea2a19ca98604f306fd7f7" dmcf-pid="078wgmZvF7" dmcf-ptype="general">문제는 메모리 셀 안에서 전자가 드나드는 통로인 터널링 층에 있다. 터널링 층은 데이터를 쓰거나 지울 때 전하가 통과하는 매우 얇은 절연막이다.</p> <p contents-hash="85c3f2db0a877340f3b66c77f3f33731b4bf4a2b5b215c1c2c00964d7cb9c0a2" dmcf-pid="pz6ras5Tzu" dmcf-ptype="general">기존 소재의 경우 데이터를 빨리 지우려면 저장된 정보가 새고 정보 유출을 막으면 삭제가 느려진다. 저장 용량을 극대화하기 위해 셀 하나에 5비트씩 담아 총 32단계 전압을 구분해야 하는 차세대 기술에서는 문제가 더 심각했다.</p> <p contents-hash="d5c96f6a5c97c29371eabacb2f34e5804a12aeed169977a5a6d3c28b446c39cf" dmcf-pid="UqPmNO1yzU" dmcf-ptype="general">연구팀은 기존 실리콘 기반 소재 대신 붕소(B), 산소(O), 질소(N)로 이루어진 신소재 BON을 터널링층에 적용했다. BON은 전하의 종류에 따라 통과 장벽의 높이가 달라지는 독특한 성질을 가지고 있다.</p> <p contents-hash="840373817728c6526af472af38a76a42e9d1a4874d05da235ae2c62538421937" dmcf-pid="uBQsjItW7p" dmcf-ptype="general">연구팀은 BON의 특성을 활용해 데이터를 지울 때 필요한 양의 전하를 쉽게 통과시키고 저장된 데이터는 밖으로 빠져나가지 못하도록 막는 '비대칭 에너지 장벽' 구조를 설계했다. 들어올 때는 잘 열리고 나갈 때는 굳게 닫히는 스마트 출입문을 반도체 안에 구현한 셈이다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="55bd39c89b52195fead868edb88ce44bcb690de57ed3e2c2fb72bbb183138258" dmcf-pid="7X7LQghDF0" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="BON 터널링층의 비대칭 에너지 장벽 구조 및 동작 원리 모식도. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/dongascience/20260320112605600ajdx.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Z99AJkWIU9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/dongascience/20260320112605600ajdx.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> BON 터널링층의 비대칭 에너지 장벽 구조 및 동작 원리 모식도. KAIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="0d41058b93f97fd715135fe5d28ac1bea98886ac21c6d9799467c77041598233" dmcf-pid="zZzoxalw33" dmcf-ptype="general">실험 결과 BON 터널링층을 적용한 소자는 데이터 삭제 속도가 기존 대비 최대 23배 향상됐고 수만 번 반복 사용 후에도 성능이 그대로였다. 32단계 전압 상태를 구분해야 하는 셀 동작에서도 소자 간 데이터 분포의 정밀도를 3배 이상 높이는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="3a3f2d0fa445685a6e9787977c76a1936470c7d9f03f3bae2eef1ed3de095b0f" dmcf-pid="q5qgMNSruF" dmcf-ptype="general">조병진 교수는 "차세대 초고용량 메모리 제조에 바로 적용할 수 있는 독창적인 기술"이라며 "반도체 강국인 대한민국의 기술 초격차를 유지하는 데 크게 기여할 것"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="e621efcb4dbf782a65d1a5d4efe9e8469b167b875663c941362e314dad144d8b" dmcf-pid="B1BaRjvm7t" dmcf-ptype="general"><참고> <br> doi.org/10.1109/IEDM50572.2025.11353681</p> <p contents-hash="dbd1d4d2580b2014ab5a959092ea25994daaf1cd95bf5eefceb1ae4413a91c74" dmcf-pid="btbNeATsF1" dmcf-ptype="general">[임정우 기자 jjwl@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 특허 심사대기 15개월서 10개월로… 첨단창업기업은 1개월 내 결과 03-20 다음 체육공단, 스포츠 중소기업 국제경쟁력 강화…일본 전시회 참가 지원 03-20 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
