어플라이드 머티리얼즈, 차세대 메모리 양산 솔루션 공개

[이뉴스투데이 여용준 기자] 글로벌 반도체 장비 기업인 어플라이드 머티어리얼즈 코리아가 사물인터넷(IoT), 클라우드 컴퓨팅에 사용되는 MRAM과 PCRAM, ReRAM 등 차세대 메모리 양산을 위한 혁신적인 대량 생산 솔루션을 17일 공개했다.

어플라이드 머티리얼즈에 따르면 DRAM, SRAM, NAND 플래시 등의 메모리 기술은 수십 년 전 개발돼 오늘날 디지털 기기와 시스템에 널리 사용되고 있다. 반면 MRAM(Magnetic RAM), PCRAM(Phase Change RAM), ReRAM(Resistive RAM)과 같은 차세대 메모리는 기존 메모리에 비해 차별화된 장점을 가지고 있지만 대량생산이 어려운 신소재에 기반을 둬 상용화에 어려움을 겪고 있다.

어플라이드 머티어리얼즈는 이같은 차세대 메모리에 사용되는 핵심 물질인 새로운 금속 물질들을 원자층 단위의 정밀도로 증착할 수 있는 새로운 대량 생산 시스템을 출시했다. 

IoT에 적합한 MRAM 생산을 지원하는 어플라이드 머티어리얼즈의 새로운 ‘Endura® Clover™ MRAM PVD’ 플랫폼은 고청정·고진공 상태를 유지한 상태로 조합된 최대 9개의 독특한 웨이퍼 공정 챔버들로 구성된다. 이 플랫폼은 각각의 챔버당 최대 5개 개별 물질 박막을 증착할 수 있는 대량 생산용 300㎜ MRAM 시스템이다.

또 PCRAM과 ReRAM을 위한 어플라이드 머티어리얼즈 ‘Endura® Impulse™ PVD’ 플랫폼은 차세대 메모리에 사용되는 다성분계 소재의 정밀한 증착과 통제가 가능하게 해주는 내장형 계측기(OBM)와 함께 최대 9개 웨이퍼 공정 챔버들로 구성된다. 

MRAM은 진공을 유지한 상태로 최소 30층 이상의 정밀한 박막의 연속 증착이 요구된다. 그 중 일부는 사람의 머리카락보다 50만배 얇은 것도 있다. 또 원자 지름 정도의 작은 두께 변화가 전체 메모리 소자의 성능과 신뢰도에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 

또 빠른 속도, 비휘발성, 저전력뿐 아니라 메모리 배열이 단 3개의 부가 마스크로 내장될 수 있어 경제성이 높다. SRAM보다 느리지만 많은 내장 컴퓨팅 애플리케이션의 작업 메모리로 사용될 수 있을 만큼 빠르다. 레벨 3 캐시 요구를 충족할 정도로 빠르다는 잠재력을 갖고 있다.

여러 파운드리 선도 기업은 내장 MRAM을 사용한 시스템 온 칩(SoC) 설계의 조기 생산을 발표했다. 특히 MRAM은 인공지능(AI) 연산을 지원해야 할 IoT 기기의 주요 메모리 후보가 되고 있다. 

Endura® Clover™ MRAM PVD 플랫폼은 증착한 박막들의 두께를 외부 대기에 노출될 위험 없이 1옹스트롬(1Å=0.1nm) 이하의 정밀도로 측정 및 모니터링해 원자 수준의 박막 균일도를 보장하는 내장형 계측기를 탑재하고 있다.

ReRAM과 PCRAM은 서버용 DRAM 과 저장장치 사이의 가성비 측면에서 그 격차를 채워줄 수 있는 일명’스토리지급 메모리(Storage Class Memory)’로 사용될 수 있다. 다시 말해 고속, 비휘발성, 저전력, 고밀도의 메모리다.

ReRAM과 PCRAM 모두 NAND 플래시 메모리와 하드디스크보다는 현저히 빠른 읽기 성능과 함께 DRAM 보다 훨씬 저렴한 가격을 보장한다. ReRAM은 컴퓨팅 소자와 메모리 소자를 하나의 칩에 통합해 Al 컴퓨팅과 관련된 데이터 흐름의 병목현상을 극복할 수 있는 것이 특징이다. 

PCRAM은 프로그래밍 메커니즘으로 열에 의해 고도의 비결정 소재 배열에서 결정 배열로 전환되는 ‘상 변화’ 소재를 기반으로 한다.

PCRAM은 랜덤 액세스, DRAM보다 낮은 비용과 3D 확장성·비휘발성 등의 특징을 갖는다. 그 결과 주요 메모리 업체들은 PCRAM이 일부 DRAM 기반의 DIMM과 고가의 SSD를 대체하기 위해 비휘발성 DIMM과 같은 애플리케이션에 적합한지 평가하고 있다.

ReRAM 기술은 △이온 브릿지 내 금속 필라민트에 삽입된 ReRAM과 △기본 소재 내 생성된 산소 정공으로 생성되는 ReRAM도 있다. 정보 비트(bit)는 저항성 소재 중 주로 금속 산화물에 저장된다. 저항성 소재에 전류를 가해 프로그래밍이 수행되고 각기 다른 수준의 저항성을 감지해 읽기를 수행한다. ReRAM은 광범위한 소재를 사용할 수 있다.

어플라이드 머티리얼즈 측은 “한국 반도체 기업들의 기술력이 뛰어나기 때문에 한국 기업들과의 협력은 대단히 중요하다”며 “올해 글로벌 1억불 판매를 목표로 하고 있다”고 밝혔다.