차세대 메모리 ‘ReRAM’ 언제쯤 볼 수 있을까?... 빠르면 내년 상용화
차세대 메모리 ‘ReRAM’ 언제쯤 볼 수 있을까?... 빠르면 내년 상용화
  • 양대규 기자
  • 승인 2020.01.20 11:28
  • 댓글 0
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위비트 나노, "빠르면 2021년 상업화 가능"
삼성전자·SK하이닉스 보다 벤처기업이 ReRAM 연구 적극적
ReRAM, AI 신경망 애플리케이션용 메모리로 적합
어플라이드 머티어리얼즈, ‘엔듀라 임펄스 PVD 플랫폼’으로 ReRAM 생산 가능
위비트 나노의 ReRAM 셀 구조(사진=위비트 나노)
위비트 나노의 ReRAM 셀 구조(사진=위비트 나노)

[디지털투데이 양대규 기자]  최근 대표적인 차세대 메모리인 ReRAM(강유전체 램)이 연구개발(R&D) 단계를 벗어나 상용화 단계로 접어들었다는 관측이 나오고 있다.

20일 관련업계에 따르면 빠르면 내년, 늦어도 4~5년 안에 ReRAM의 상업적인 거래가 가능할 것으로 전망된다.

 

삼성전자·SK하이닉스 보다 ‘벤처기업’이 ReRAM 연구 적극적

최근 EE타임즈는 오브젝티브 애널리틱스의 짐 핸디 수석 분석가의 말을 인용해 “크로스바나 위비트나노 등 ReRAM 용화를 위해 노력하고 있는 중소기업들이 많고, 프랑스 CEA 테크의 기술연구소인 LETI도 많은 연구가 진행되고 있다”고 보도했다.

짐 핸디는 또 다른 차세대 메모리인 MRAM(자기저항 메모리)을 제공하는 파운드리 공장도 일부 ReRAM 생산 규모를 가지고 있지만 현재 양산 중인 DRAM 제조업체들이 차세대 메모리 도입을 크게 서두르지 않고 있다고 말했다.

삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론 등의 메모리 제조 업체들은 그동안 미세화 공정을 통해 DRAM과 낸드 플래시의 성능을 지속적으로 향상시켰다. 하지만 최근 두 메모리 반도체들의 미세화 연구가 ‘물리적인 한계’에 봉착하면서 새로운 성능의 차세대 메모리 개발에 대한 요구가 커지고 있다.

짐 핸디는 메모리 제조업체들이 DRAM과 낸드 플래시의 한계에 도달했다고 생각될 때마다 기업들이 새로운 도전을 생각하고 있지만 아직 본격적인 도입은 크게 진전이 없다고 지적했다. 오히려 벤처기업과 중소기업들이 최근 활발한 연구개발을 진행 중이지만 대규모 상업적 적용을 위한 자금을 조달이라는 큰 과제를 안고 있다고 설명했다.

크로스바는 최근 ReRAM을 이용한 AI 플랫폼을 만들기 위해 컨소시엄을 창설했다.(사진=크로스바)
크로스바는 최근 ReRAM을 이용한 AI 플랫폼을 만들기 위해 컨소시엄을 창설했다.(사진=크로스바)

 

ReRAM, AI 신경망 애플리케이션용 메모리로 적합

ReRAM은 인공지(AI)능 애플리케이션을 위한 신경망을 만들기 위해 두뇌가 어떻게 작용하는지 모방하는 것을 돕는 데 큰 역할을 할 수 있는 것으로 나타나며 최근 활발한 연구가 이뤄지고 있다.

LETI는 2019년 IEDM에서 공식 코딩을 사용한 등가 칩에 비해 에너지 사용량이 5배 감소하는 반면 ReRAM 기반 시냅스와 아날로그 스파이크 뉴런을 결합한 완전히 통합된 바이오 인피던트 신경망을 어떻게 조작했는지에 대한 연구 결과를 제시했다. 신경망 구현은 시냅스를 뉴런에 가깝게 배치하여 직접 시냅스 전류 통합을 가능하게 한다.

올해 초 ReRAM 제조업체인 크로스바는 다른 업체들과 함께 가속화된 절전형 AI 플랫폼을 제공하는 데 전념하는 AI 컨소시엄 ‘SCALE’을 설립했다. 이 그룹은 ReRAM과 첨단 가속 하드웨어 및 최적화된 신경 네트워크를 결합해 감독이 필요 없는 학습과 이벤트 인식 기능을 갖춘 전력 효율이 높은 솔루션을 만드는 데 주력하고 있다.

전문가들은 신경망 외에도 ReRAM 시장은 다른 두 가지 방법으로 성장이 가능하다고 보고 있다. 하나는 EERAM과 같은 독립형 부품이며 다른 하나는 마이크로컨트롤러(MCU)에 탑재된 SoC의 내장형 메모리다.

전원 장애 시 정보가 손실되지 않도록 SRAM의 백업이 되는 조합으로 독립형 메모리로 사용되며, 내장형은 현재의 NOR 플래시가 28nm의 벽에 부딪혔기 때문에 대안으로 주목받고 있다는 것이다.

핸디는 "이 때문에 주요 파운드리 공장들과 MCU를 만드는 사람들은 28nm 작은 사이즈의 메모리 반도체를 만드는 방법을 찾고 있다"며 “ReRAM과 MRAM 등이 많은 가능성을 제시한다”고 강조했다.

신경망용 ReRAM 사용을 연구하는 회사 중 하나인 위비트 나노의 코비 하노치 CEO는 애플리케이션이 먼저 시장에 출시될 가능성이 높다고 말했다.

하노치 CEO는 ReRAM이 전반적으로 앞으로 성장하고 있다고 보고 있다. 그는 "대기업들 중 일부는 (ReRAM 개발에)더 박차를 가하고 있다. 그리고 스타트업들의 기술도 발전하고 있다"고 강조했다. 또한 그는 자사 기술을 고객들에게 공개할 만큼 충분히 확신을 갖고 있다.

위비트 나노는 최근 가전제품, 산업용 임베디드 시스템, 통신 및 네트워킹 애플리케이션용 메모리 솔루션 공급업체인 XTX 테크놀로지와 협력해 위비트의 실리코 옥사이드 ReRAM 기술을 통합하고 있다고 발표했다.

하노치 CEO는 "우리는 제품화와 상업화를 향해 나아가고 있다”며 “2021년까지 최초의 실제 ReRAM의 상업화를 위해 개발을 앞당길 수 있다"고 밝혔다.

엔듀라 임펄스 PVD 플랫폼(사진=어플라이드 머티어리얼즈)
엔듀라 임펄스 PVD 플랫폼(사진=어플라이드 머티어리얼즈)

 

어플라이드 머티어리얼즈, ‘엔듀라 임펄스 PVD 플랫폼’으로 ReRAM 생산 가능

ReRAM 개발을 위해서는 장비도 중요하다. 최근에는 어플라이드 머티어리얼즈가 엔듀라 임펄스 PVD 플랫폼을 개발해 ReRAM의 빠른 생산을 지원한다.

어플라이드 머티어리얼즈는 “ReRAM의 재료는 불순물과 대기에 노출 시 성능 저하에 매우 민감하게 반응한다. 따라서 입자와 불순물이 기기를 오염시키지 않도록 여러 재료를 진공 상태에서 증착하고 측정할 수 있는 통합 PVD 공정 시스템이 필요하다”고 설명했다.

조지 미나시안 크로스바 CEO 겸 공동창업자는 “ReRAM 메모리에 사용된 신소재들의 균일한 증착은 소자의 성능과 신뢰성, 반복 기록 횟수를 실현 가능한 최대치로 끌어올리는 데 있어 결정적인 요소”라며 “우리는 메모리와 로직 고객들과의 R램 기술 협력을 위해 내장형 계측기를 탑재한 어플라이드 머티어리얼즈 E 시스템을 채택했다. 왜냐하면 이 시스템은 앞서 언급한 중요 업무들에 획기적 성과를 실현 가능하게 해줄 수 있기 때문”이라고 말했다.

업계 관계자들은 연구 개발의 진전과 새로운 장비의 도입으로 ReRAM의 상용화가 눈앞으로 다가왔다고 말한다.

하노치는 “더 많은 상업적 거래가 실현되고 고객들의 신뢰가 높아짐에 따라 ReRAM은 향후 3~4년 내에 고속 성장을 향해 나아갈 것”이라며 "생산화되기까지는 아직도 많은 연구가 진행 중이지만 일단 ReRAM 양산이 시작되면 가장 큰 시장이 될 것이다. 그 잠재력은 믿을 수 없을 정도”라고 강조했다.

 

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