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[IT뉴스]AI용 차세대 메모리, 열 흐름 조절해 전력 효율 '업'

온카뱅크관리자

2026-09-11 12:07:25

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 국내 연구팀이 열 흐름을 조절해 전력 소모를 크게 줄이는 차세대 메모리 기술을 개발했다. 게티이미지뱅크 제공.
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 국내 연구팀이 전력 소모를 76%까지 줄인 차세대 상변화 메모리 기술을 개발했다. 상변화 메모리는 하나의 셀에 여러 정보를 저장할 수 있다는 장점이 있어 인공지능(AI)용 차세대 메모리로 주목받는다.
 한국연구재단은 김태근 고려대 교수팀이 서로 다른 특성을 가진 두 종류의 소재를 결합해 메모리 내부의 열 흐름을 제어하고 에너지 효율이 더 높은 이중격리 상변화 이종구조 메모리를 구현했다고 11일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '인터네셔널 저널 오브 익스트림 매뉴펙처링'에 7월 15일 발표됐다.
 상변화 메모리는 원자의 배열 상태를 바꿔 정보를 저장한다. 원자가 규칙적으로 배열된 결정 상태에서는 전기저항이 낮아 전류가 잘 흐른다. 원자가 불규칙적으로 배열된 비정질 상태에서는 전기저항이 높아 전류가 잘 흐르지 못한다. 이 저항 차이를 읽어 0과 1을 구분하는 식이다.
 상변화 메모리에서 원자의 배열 상태를 바꾸는 데에는 열이 사용된다. 물질에 아주 강한 전류를 흘리면 물질이 녹는다. 녹은 물질이 빠르게 식으면 비정질로 굳고, 천천히 식으면 결정질로 굳는다. 
 기존 상변화 메모리의 단점은 원자의 배열 상태를 바꾸는 열이 주변으로 번져 에너지가 낭비되고, 원하는 영역의 결정만 녹여 정보를 저장하는 '영역 제어'가 어렵다는 점이다.
 상변화 메모리에 사용하는 소재를 고르는 일도 까다롭다. 약한 전류만 흘려도 잘 녹는 소재는 열에 약하고, 열에 강한 소재는 녹이는 데 많은 전기에너지가 필요하다.
 연구팀은 두 종류의 전이금속 칼코겐화합물, 이텔루륨화 니켈(NiTe2)와 이텔루륨화 몰리브덴(MoTe2)를 함께 배치했다. NiTe2는 낮은 전압에서도 열을 효율적으로 발생시키고 전달하는 열전도층 역할을, MoTe2는 열이 확산되는 것을 억제하는 열차단층 역할을 수행한다. 
 두 금속의 성질을 이용하면 메모리 내부에 열이 흐르는 길을 만들 수 있다. 연구팀은 열이 이 길을 따라서만 이동하게 해, 상변화가 발생하는 위치와 범위를 정밀하게 제어했다. 
 연구팀은 전기적 특성 분석과 열 시뮬레이션, 고해상도 투과전자현미경(HR-TEM), X선 회절(XRD) 분석 등을 통해 제안한 구조의 동작 원리를 검증했다. 그 결과 메모리 내부의 열 이동 경로를 원하는 대로 설계할 수 있게 됐으며, 기존 대비 동작 에너지를 76% 아끼고 내구성을 110% 높이는 데 성공했다.
 이번 연구는 메모리 내부의 열 흐름을 설계하는 새로운 접근법으로 메모리의 성능을 높였다는 점에서 의미가 크다. 
 김 교수는 "이번에 개발한 이중격리 상변화 이종구조 메모리는 앞으로 고집적  AI 메모리, 뉴로모픽 컴퓨팅, 인메모리 컴퓨팅 등 차세대 반도체 시스템의 핵심 메모리 기술로 활용될 것으로 기대한다"고 했다. 
 &lt;참고자료&gt; doi: 10.1088/2631-7990/ae848b
 [김소연 기자 lecia@donga.com]
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