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[IT뉴스]영하 40도도 문제 없다..비휘발성 차세대 '스핀메모리' 기술 개발

온카뱅크관리자

2026-02-25 14:07:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="5T1o8jZv0W">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0b25b25976fc994fc6f84620229eea739572c8ceb806b5efee2a7fcedc76e9bb" dmcf-pid="1ytg6A5T3y" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="극한 온도에도 안정적으로 작동돼야 하는 차량용 반도체" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/25/551724-22lyJQR/20260225140224026xpac.png" data-org-width="996" dmcf-mid="XCSP7RhDpG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/25/551724-22lyJQR/20260225140224026xpac.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            극한 온도에도 안정적으로 작동돼야 하는 차량용 반도체
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="043d0621bbfa36f760716f22ad25493fa5d66b25002ff645c66fde7f75543c72" dmcf-pid="toDBZ2kL7T" dmcf-ptype="general">
           <div>
            ◆ 전자 '스핀' 활용한 메모리
            <br>
            <br>스핀트로닉스(Spintronics)는 전자의 전하뿐 아니라 고유한 자기적 성질인 ‘스핀’을 이용해 정보를 저장·처리하는 기술입니다. 차세대 비휘발성 메모리인 자기저항메모리(MRAM)의 핵심 원리로 주목받고 있습니다.
            <br>
            <br>하지만 차량용 반도체(Automotive Grade 0)는 영하 40℃에서 영상 150℃ 이상의 극한 온도에서도 안정적으로 작동돼야 하며, 동시에 낮은 구동 전류와 높은 열적 안정성을 요구받습니다. 
            <br>
            <br>영하 55℃~영상 150℃의 극한 환경에서 작동하면서 구동 전류는 절반 수준으로 낮춘 차세대 '스핀메모리' 기술이 개발됐습니다.
            <br>
            <br>일반적인 메모리(DRAM, Flash)가 전하를 이동시켜 정보를 저장한다면, MRAM(자기저항메모리) 등 스핀메모리는 자성층의 자화 방향으로 정보를 저장합니다. 이때 스핀전류를 쏘아서 자화 방향을 뒤집기 때문에 저전력·고속 처리가 가능해 반도체 기술의 한계를 극복할 스핀트로닉스의 핵심 기술로 꼽힙니다.
            <br>
            <br>이번 연구 성과가 차량용 반도체와 저전력 비휘발성 메모리 시장을 겨냥한 원천 소재기술로 기대를 받는 이유입니다.
           </div>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="9c411333213d46df3acffadc1ae6d3b301fedc35695ef9eb35da5d044a07da39" dmcf-pid="Fgwb5VEouv" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="차세대 비휘발성 스핀메모리 개발 성과 도면" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/25/551724-22lyJQR/20260225140224250kbbn.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="ZAn1h0J6pY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/25/551724-22lyJQR/20260225140224250kbbn.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            차세대 비휘발성 스핀메모리 개발 성과 도면
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="1b886e16f6a932fa3ee52dce6862ae211ef68d5252e850cf5099f4f6ad87074c" dmcf-pid="3arK1fDgFS" dmcf-ptype="general">
           <div>
            <br>◆ 전원 꺼져도 괜찮은 비휘발성 메모리
            <br>
            <br>한국연구재단은 고려대학교 김영근 교수 연구팀이 베타-텅스텐-티타늄(β-W-Ti) 합금 기반 이종접합 구조를 설계하고, 이를 박막 소자로 제작해 스핀 궤도 토크 구동 효율을 높이는 소재·소자 기술을 개발했다고 밝혔습니다.
            <br>
            <br>앞에서 설명한 스핀트로닉스를 활용한 자기저항메모리(MRAM)는 전원이 꺼져도 데이터가 유지되는 비휘발성 메모리로 저전력·고속 동작이 가능해 차세대 메모리로 주목받고 있지만 차량용 반도체의 경우 넓은 온도 범위를 견디면서 낮은 전류로 안정적으로 작동해야 한다는 건 극복해야 할 한계로 꼽혔습니다.
            <br>
            <br>기존 β-텅스텐은 높은 효율을 보이지만 공정 조건에 따라 결정구조와 특성이 쉽게 달라지고 극한 온도에서의 신뢰성 검증이 충분하지 않았습니다.
            <br>
            <br>◆ '티타늄' 첨가해 성능 높였다
            <br>
            <br>연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 β-텅스텐에 티타늄을 소량 첨가한 베타-텅스텐-티타늄(β-W-Ti) 합금을 설계했습니다. 먼저 울산대학교 연구팀과의 협업을 통해 도출한 이론 계산을 바탕으로 특정 티타늄 조성에 따른 스핀홀 전도도를 예측했습니다.
            <br>
            <br>그리고 이를 실제 박막 소자로 제작해 실험한 결과, 최적 조성(약 11.5%)에서 감쇠형 스핀-궤도 토크 효율 0.54를 달성해 기존 β-텅스텐 대비 약 1.8배 향상된 성능을 확인했습니다. 자화 방향을 뒤집는 데 필요한 임계 전류밀도 역시 절반 수준으로 감소해 더 적은 전력으로 메모리를 구동할 수 있음이 입증됐습니다.
            <br>
            <br>또 문제가 됐던 영하 55℃~영상 150℃ 전 온도 범위에서의 안정적인 스위칭 동작과 반복 구동 시험도 통과해 높은 신뢰성을 보였습니다.
            <br>
            <br>고려대 김영근 교수는 "이번 연구는 스핀 전류 발생 소재를 합금 설계 단계에서 최적화해 저전력 구동과 극한 온도 안정성을 동시에 확보한 데 의미가 있다"며, "차량용 반도체를 포함한 고신뢰성 차세대 메모리 구현에 중요한 기반이 될 것"이라고 밝혔습니다.
            <br>
            <br>이번 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 국가반도체연구실지원핵심기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과를 바탕으로 2024년 국내 및 미국·일본·유럽에 출원(삼극 특허 추진)됐습니다. 국내 특허는 2025년 10월 21일 등록 완료됐으며, 관련 연구 결과는 재료·표면공학 분야 국제학술지 어플라이드 서피스 사이언스(Applied Surface Science)에도2025년 2월 게재됐습니다.
           </div>
          </div>
          <p contents-hash="e53f4f2e78acd966bc83c427be33df90fc26a5d80690e8593195932b47b963c2" dmcf-pid="0Nm9t4wa3l" dmcf-ptype="general">(사진=한국연구재단 / 픽사베이) </p>
          <p contents-hash="9249e2ed187162e79fb80dd063c296b668c8a7ee2518e19eb6055dfd4e635ba4" dmcf-pid="pjs2F8rN7h" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p>

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