[더구루=정예린 기자] 키옥시아가 SK하이닉스와 힘을 합쳐 차세대 비휘발성 메모리 반도체 'M램(MRAM·자기저항메모리)' 개발에 성공했다. M램은 데이터 안전성이 높고 빠른 읽기·쓰기 속도, 낮은 전력 소모 등의 특징을 갖춘 메모리 반도체다. 전원이 꺼지면 정보가 사라지는 휘발성 메모리인 D램과 달리 정보가 사라지지 않는 낸드플래시와 같은 비휘발성 메모리에 속한다. D램과 낸드의 장점을 결합해 차세대 메모리로 주목받고 있다. 

키옥시아는 21일(현지시간) SK하이닉스와 공동으로 스토리지클래스메모리(SCM) 애플리케이션에 적합한 대용량 크로스포인트 'M램' 기술을 개발했다고 발표했다. AI와 빅데이터 처리에 최적화됐다는 게 양사의 설명이다. 

SK하이닉스와 키옥시아는 20.5나노미터(nm) 하프피치 셀에서 낮은 방해율로 안정적인 읽기·쓰기 작업을 수행한 사실을 확인했다. 셀렉터의 과도 응답을 활용하고 읽기 회로의 기생 커패시턴스를 줄이는 새로운 읽기 방법을 통해 잠재적인 솔루션을 개발했다. 대용량에 적합한 셀렉터와 자기터널접합(MTJ)을 결합한 셀 기술을 통합해 크로스포인트 유형 어레이에 미세 가공 기술을 적용했다. 

SCM은 서버에서 D램과 솔리드스테이트드라이브(SSD)의 중간역할을 하는 신개념 버퍼(Buffer) 메모리다. 기존 D램과 SSD의 일부 기능을 보완해준다. 셀렉터는 워드(Word) 라인과 비트(Bit) 라인 사이에 전압에 따라 반응하는 장치다. 양 끝에 걸리는 전압의 차이에 따라 메모리 셀에 데이터를 기록하거나 삭제할 수 있다.

삼성전자의 경우 일찌감치 M램 개발에 적극적으로 나섰다. 삼성전자는 M램 중에서도 '내장형 M램(eM램)'에 주력하고 있다. 정기태 삼성전자 파운드리사업부 부사장은 지난 5월  '2024년 제2회 AI-PIM 반도체 워크숍'에 참석해 "eM램 14나노 공정 개발을 완료했고 8나노도 거의 완료된 상태"라며 "5나노까지 기술 개발을 진행할 것"이라고 밝힌 바 있다. 

SK하이닉스와 키옥시아 간 공동 개발 성과는 '64Gb 크로스포인트 MRAM을 위한 세계에서 가장 작은 1Selector-1MTJ 셀에서 낮은 읽기 방해율로 안정적인 메모리 작동(Reliable memory operation with low read disturb rate in the world smallest 1Selector-1MTJ cell for 64 Gb cross-point MRAM)'이라는 제목으로 발간된 논문에 담겼다. 오는 12월 7일부터 닷새 간 미국 샌프란시스코에서 개최되는 반도체 분야 세계 최고 권위 학회 '국제전기전자공학회(IEEE) 국제전자소자학회(IEDM) 2024'에서 발표될 예정이다. 

키옥시아는 SK하이닉스와 개발한 M램 기술 외 △전력 소비 감소에 초점을 맞춘 산화물 반도체를 활용한 새로운 유형의 D램 △우수한 비트 밀도와 성능을 갖춘 새로운 구조의 3D 플래시 메모리에 대한 새로운 기술과 논문도 소개한다.