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동국대 김성준 연구팀, 3D 수직 적층형 다기능 메모리 소자 개발

등록일 2025.05.16. 조회 49

- 하부 전극 조절로 휘발성·비휘발성 메모리 특성 동시 구현
- 김성준 교수, “고성능 AI 하드웨어 구현 가능성 제시”
- ‘Materials Horizons’에 연구 성과 게재

동국대학교(총장 윤재웅)는 전자전기공학과 김성준 교수 연구팀(제1저자 박지희 석사과정생, 교신저자 김성준 교수)이 서로 다른 하부 전극(W, TiN)을 적용해 휘발성 및 비휘발성 메모리 특성을 동시에 구현할 수 있는 3D 수직형 저항 변화 메모리(VRRAM) 소자를 개발했다고 밝혔다.

이번 연구결과는 <Fully hardware-oriented physical reservoir computing using 3D vertical resistive switching memory with different bottom electrodes>라는 제목으로 화학 및 재료 분야 저명 국제 학술지 「Materials Horizons (IF=12.2)」에 25년 4월 온라인 게재됐다.

이번에 개발된 3D 수직형 VRRAM 소자는 하나의 소자 내에서 RC 시스템의 저장(reservoir) 기능과 리드아웃(readout) 기능을 동시에 수행할 수 있는 구조로, 기존 뉴로모픽 시스템 대비 높은 연산 효율과 낮은 학습 비용이라는 장점을 동시에 가진다.

연구팀은 기존 2D 메모리의 한계를 극복하고, 3D 수직 적층 구조를 적용하여 집적도를 대폭 향상시켰다. 특히, W(텅스텐) 하부 전극과 TiN(티타늄 나이트라이드) 하부 전극이 적용된 셀이 각각 비휘발성 특성과 휘발성 특성을 나타내며, 하나의 공정에서 다양한 메모리 동작 모드를 선택적으로 구현할 수 있음을 입증했다.

김성준 교수는 “이번 연구는 박지희 학생이 서울대 반도체공동연구소와 동국대 MINT 청정실을 활용해 전 과정을 주도적으로 수행한 성과”라며, “전극 소재에 따른 기억 특성 조절 기능은 향후 축적 컴퓨팅(Reservoir Computing) 및 차세대 AI 반도체 응용에 핵심 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

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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