산화물 반도체로 캐패시터 없는 차세대 DRAM 구조
ETRI 연구팀이 전력 소모를 줄인 차세대 DRAM 구조를 개발하는데 성공했다.[이미지= ETRI]
한국전자통신연구원(ETRI)이 디스플레이용 산화물 반도체 트랜지스터를 활용해 캐패시터 없이 데이터를 저장하는 차세대 DRAM 구조를 개발했다고 14일 밝혔다.
ETRI는 알루미늄이 첨가된 인듐-주석-아연 산화물(ITZO) 소재로 트랜지스터를 제작하고 아산화질소(N₂O) 플라즈마 공정으로 내부 결함을 조절해 '2T0C(2-Transistor-0-Capacitor)' DRAM 구조를 구현했다.
현재 상용 DRAM은 트랜지스터 1개와 캐패시터 1개로 구성된 1T1C 구조다. 반도체 미세화가 진행될수록 캐패시터 제조가 어려워지고 전력 소모가 커지는 문제가 있어 캐패시터를 없앤 새로운 구조에 대한 필요성이 제기돼 왔다.
연구진은 누설 전류가 적고 전하를 안정적으로 유지하는 산화물 반도체의 특성에 주목했다. 데이터를 읽는 트랜지스터의 채널 비율(W/L)을 최적화해 저장된 전하가 쉽게 소실되지 않도록 설계한 결과, 1000초 이상 데이터를 유지하는 데 성공했다. 데이터를 '0'과 '1'로 구분하는 메모리 윈도우(memory window)도 기존 대비 약 13배 향상됐다.
ETRI 플렉시블전자소자연구실의 남수지 박사는 "디스플레이 분야에서 발전해 온 산화물 반도체 기술이 차세대 메모리 소자에도 적용될 수 있음을 확인했다"며 "3차원 반도체 집적 기술과 저전력 컴퓨팅 시스템 구현에 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다.
이번 연구는 산업통상자원부의 '무기발광 디스플레이 기술개발 사업' 및 'ETRI 신개념선행연구사업' 지원으로 수행됐다. 결과는 국제 학술지 '어드벤스드 사이언스(Advanced Science)' 3월 3일자 온라인판에 게재됐다. 연구에는 UST 과학기술연합대학원대학교 ETRI 캠퍼스 양차환 석사과정 학생이 제1저자, 남수지 박사가 교신저자로 참여했다.
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