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동국대 김성준 연구팀, 6비트 구현하는 3D VRRAM 소자 개발

등록일 2025.05.09. 조회 52

- 단일 셀에 64개 세분화 상태 구현 및 내구성·유지력 확보… 차세대 고신뢰 뉴로모픽 메모리 주목
- 재료과학 분야 국제 저명 학술지 ‘Advanced Functional Materials’ 최신판 온라인 게재

동국대학교(총장 윤재웅)는 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 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 서울대학교 반도체공동연구소와 동국대학교 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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