캐패시터 없는 DRAM, DRAM의 한계를 넘다-플렉시블전자소자연구실 남수지 책임연구원
현재 반도체 산업은 기존 실리콘 기반 기술의 물리적 한계를 극복하기 위해 산화물 및 칼코게나이드와 같은 혁신적인 신소재 개발에 집중하고 있습니다. 특히 기존의 DRAM은 정보를 저장하기 위해 전하를 모아두는 커패시터라는 구조가 필수적이었으나, 반도체가 미세화될수록 이를 공정상 구현하기가 매우 까다로워지고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 바로 커패시터 없이도 데이터를 저장할 수 있는 '커패시터리스 DRAM' 기술입니다. 이 기술은 구조적 단순함을 통해 공정 비용을 절감하면서도 고집적화가 가능하다는 강력한 장점을 지니고 있습니다. 산화물 반도체는 이미 우리 주변의 스마트폰이나 TV 디스플레이 기술로 널리 쓰이고 있는 성숙한 소재입니다. 이 소재의 가장 큰 특징은 높은 전자 이동도를 갖추면서도 전하가 빠져나가는 누설 전류가 매우 낮다는 점입니다. 연구진은 이러한 특성에 주목하여 메모리 소자에 적용함으로써 전력 소모를 획기적으로 줄이고 효율성을 높이는 데 성공했습니다. 이는 디스플레이 분야에서 축적된 원천 기술을 차세대 반도체 영역으로 성공적으로 확장한 사례로서, 기존 메모리 반도체의 설계 패러다임을 바꿀 중요한 전환점이 될 것으로 평가받고 있습니다. 이 새로운 반도체 기술은 저전력이 필수적인 모바일 기기와 AI 반도체 분야에서 가장 먼저 두각을 나타낼 것으로 보입니다. 특히 실시간으로 방대한 데이터를 처리해야 하는 자율주행 자동차나 로봇 시스템에서 전력 소비를 최소화하며 효율성을 극대화할 수 있습니다. 장기적으로는 초고집적 메모리가 요구되는 AI 서버와 차세대 컴퓨팅 환경까지 그 활용 범위가 무궁무진합니다. 앞으로는 메모리를 넘어 로직 소자까지 연구를 확대하고 새로운 소재와의 결합을 통해 3차원 집적 기술을 개발함으로써, 대한민국이 전 세계 차세대 반도체 시장을 선도하는 핵심 동력이 될 것으로 기대됩니다.
