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단일 셀에 64개 세분화 상태 구현 및 내구성·유지력 확보
차세대 고신뢰 뉴로모픽 메모리 주목

왼쪽부터 김성준 교수, 나혜성 석사과정생.

[대학저널 이선용 기자] 동국대학교는 전자전기공학과 나혜성 석사과정생(제1저자)과 김성준 교수(교신저자)로 구성된 연구팀이 정밀한 펄스 프로그래밍 기법을 활용해, 수직 적층형 저항성 메모리(VRRAM) 소자에서 6비트(64단계)의 세분화 상태를 구현하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

이번 연구 결과는 「Enhanced Reliability and Controllability in Filamentary Oxide-Based 3D Vertical Structured Resistive Memory with Pulse Scheme Algorithm for Versatile Neuromorphic Applications」라는 제목으로, 나노·반도체 기술 분야의 저명 국제학술지 Advanced Functional Materials (IF=18.5)에 2025년 4월 온라인 게재됐다.

연구팀은 Pt/TiOₓ/TiN 구조의 3D VRRAM 소자에 ‘ISPVA(Incremental Step Pulse with Verify Algorithm)’를 적용해, 소자 간 편차와 층간 불균일성으로 인해 다층 구조에서 발생하는 정밀 제어의 어려움을 극복했다. 또한, 단일 셀에서 64개의 저항 상태를 안정적으로 구현하는 데 성공했다고 밝히며, “다비트(multibit) 메모리로 저장 방식을 확장하는, 기존의 단순 이진 저장 방식을 넘어서는 중요한 성과”라고 강조했다.

또한 연구팀은 구현된 각 상태에 대해 내구성(Endurance)과 유지력(Retention)을 실험적으로 검증함으로써, 정밀 멀티레벨 메모리 소자의 실용 가능성과 신뢰성을 입증했다.

김성준 교수는 “나혜성 학생이 서울대 반도체공동연구소와 동국대 MINT 팹 장비를 활용해 직접 소자를 제작하고, 연구실 내 Keithley 측정장비를 통해 ISPVA 알고리즘을 적용하여 다층 상태를 구현했다”며 “이번 연구는 고신뢰 멀티비트 메모리 구현의 중요한 이정표가 될 것”이라고 전했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구 사업 「축적컴퓨팅 구현을 위한 리텐션 조절 가능한 하프늄 기반 강유전체 소자 기술 및 수직적층 집적공정 개발」과 글로벌 기초연구실 「뉴로모픽 기술 기반 모빌리티 배터리 PHM 글로벌 기초연구실」의 지원을 받아 수행됐다.

 

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