2015.06.04

“차세대 탄소 나노튜브 메모리 상용화 눈앞에” 생산 시작한 NRAM 현황 점검

Lucas Mearian | Computerworld

나노RAM(NRAM)이라는 새로운 형태의 비휘발성 메모리(탄소 나노튜브를 기반으로 하며 속도는 DRAM급)가 세계 여러 곳의 7개 생산 공장에서 본격적인 생산에 돌입했다.

NRAM을 고안한 난테로(Nantero)에 따르면 생산 라인에서 제품이 나오면 이 메모리로 실험을 시작하기 위해 대기하고 있는 기업 고객도 10여 곳에 개에 이른다.

난테로 CEO 그렉 슈머겔은 “이 공장들은 많은 수의 웨이퍼와 칩을 생산해왔고 지금도 생산하고 있는 곳들”이라며 “대량 생산을 위한 준비 작업으로 칩을 샘플링하고 테스트하는 중이다. 이는 제품 설계가 완료되었다는 뜻”이라고 말했다. 슈머겔은 NRAM 드라이브 생산까지는 앞으로 2년 정도가 더 소요될 것이라고 말했다.


탄소 나노튜브의 기하학적인 구조

포워드 인사이트(Forward Insights)의 수석 애널리스트인 그렉 웡은 발표문을 통해 “연구실에서 나와 실제 대량 제조 CMOS 설비에까지 이르는 기술은 극소수인데, NRAM이 그러한 기술 중 하나”라며, “NRAM의 특징인 빠른 속도와 높은 내구성의 결합은 다양한 개인용 및 기업용 애플리케이션에서 제품 혁신을 이끌 잠재력을 지녔다”고 평가했다.

NRAM은 현재 USB 메모리 드라이브와 SSD 드라이브를 만드는 데 사용되는 NAND 플래시에 비해 훨씬 더 고밀도의 메모리를 제조할 수 있는 가능성을 갖고 있다. 현재 가장 집적도가 높은 NAND 플래시 공정은 15나노미터에 근접한 수준이다. 슈머겔에 따르면 NRAM은 집적도를 5나노미터 미만까지 높일 수 있다.

경쟁 치열한 차세대 메모리 시장
반도체 시장조사 회사인 오브젝티브 애널리시스(Objective Analysis)의 수석 애널리스트인 짐 핸디는 NRAM 외에도 속도, 내구성, 용량에서 NAND 플래시에 도전하고 있는 여러 가지 새로운 메모리 기술이 있다고 말했다.

예를 들어 (FRAM, Ferroelectric RAM)은 이미 대량으로 출하되었으며 IBM은 레이스트랙(Racetrack) 메모리를 개발했다. 인텔과 IBM, 뉴모닉스(Numonyx)는 모두 PCM(Phase-Change Memory)를 만들었다. 자기저항 RAM(MRAM, Magnetoresistive)도 1990년대부터 개발되는 중이고, HP와 하이닉스는 멤리스터(Memristor)라고도 하는 ReRAM을, 인피니온 테크놀로지(Infineon Technologies)는 전도성 브리징 RAM(CBRAM, Conductive-Bridging)을 각각 개발 중이다.

핸디는 “메모리 기술 대체 시기는 2023년쯤으로 예상되는데, 이 중에서 어느 기술이 그때 NAND 플래시와 DRAM을 대체할지 예측하기는 매우 어렵다. 아직 먼 미래의 이야기”라고 말했다.

난테로는 지난 2년 동안 NRAM 생산 비용을 10분의 1로 줄이는 한편 마이크로프로세서와 DRAM 제조에 사용되는 표준인 상보형 금속산화 반도체(CMOS)와 호환되도록 만들었다.

NRAM이 기존 NAND 플래시에 비해 가진 큰 장점 중 하나는 열에 대한 저항성으로, 최고 섭씨 300도에서도 견딜 수 있다. 난테로는 섭씨 85도에서 NRAM의 수명이 수천 년에 이르며, 10년에 걸쳐 섭씨 300도로 테스트하는 과정에서 1비트의 데이터도 손실된 적이 없다고 밝혔다.


NRAM 셀 도해(왼쪽)와 전자현미경으로 촬영한 탄소 나노튜브 패브릭 사진(오른쪽)

탄소 나노튜브는 대단히 강해서 철보다도 무려 50배 더 강하다. 크기는 사람 머리카락의 5만 분의 1에 불과하다. 탄소 나노튜브의 강성 덕분에 NRAM이 쓰기 내구성은 NAND 플래시에 비해 훨씬 더 높다.

오류 교정 코드가 포함된 최고급 NAND 플래시는 10만 회의 삭제-쓰기 주기를 견딜 수 있다. 난테로에 따르면 NRAM은 10의 12승, 즉 1조 회의 쓰기 주기와 10의 14승, 100조 회의 회의 읽기 사이클을 견딜 수 있다고 한다. 사실상 무한대에 가까운 수치다.

슈머겔은 “열과 진동으로 인한 오류 발생도 없다”고 덧붙였다.

NRAM의 작동 원리


탄소 나노튜브는 촉매 입자, 주로 철에서 만들어진다.

NRAM은 서로 닿거나 미세하게 분리될 수 있는, 상호 교차된 탄소 나노튜브 패브릭 매트릭스로 구성된다. 각 NRAM “셀” 또는 트랜지스터는 두 개의 금속 전극 사이에 위치하는 탄소 나노튜브 네트워크를 형성한다. 메모리의 작동 방식은 다른 저항성 비휘발성 RAM 기술과 같다.



2015.06.04

“차세대 탄소 나노튜브 메모리 상용화 눈앞에” 생산 시작한 NRAM 현황 점검

Lucas Mearian | Computerworld

나노RAM(NRAM)이라는 새로운 형태의 비휘발성 메모리(탄소 나노튜브를 기반으로 하며 속도는 DRAM급)가 세계 여러 곳의 7개 생산 공장에서 본격적인 생산에 돌입했다.

NRAM을 고안한 난테로(Nantero)에 따르면 생산 라인에서 제품이 나오면 이 메모리로 실험을 시작하기 위해 대기하고 있는 기업 고객도 10여 곳에 개에 이른다.

난테로 CEO 그렉 슈머겔은 “이 공장들은 많은 수의 웨이퍼와 칩을 생산해왔고 지금도 생산하고 있는 곳들”이라며 “대량 생산을 위한 준비 작업으로 칩을 샘플링하고 테스트하는 중이다. 이는 제품 설계가 완료되었다는 뜻”이라고 말했다. 슈머겔은 NRAM 드라이브 생산까지는 앞으로 2년 정도가 더 소요될 것이라고 말했다.


탄소 나노튜브의 기하학적인 구조

포워드 인사이트(Forward Insights)의 수석 애널리스트인 그렉 웡은 발표문을 통해 “연구실에서 나와 실제 대량 제조 CMOS 설비에까지 이르는 기술은 극소수인데, NRAM이 그러한 기술 중 하나”라며, “NRAM의 특징인 빠른 속도와 높은 내구성의 결합은 다양한 개인용 및 기업용 애플리케이션에서 제품 혁신을 이끌 잠재력을 지녔다”고 평가했다.

NRAM은 현재 USB 메모리 드라이브와 SSD 드라이브를 만드는 데 사용되는 NAND 플래시에 비해 훨씬 더 고밀도의 메모리를 제조할 수 있는 가능성을 갖고 있다. 현재 가장 집적도가 높은 NAND 플래시 공정은 15나노미터에 근접한 수준이다. 슈머겔에 따르면 NRAM은 집적도를 5나노미터 미만까지 높일 수 있다.

경쟁 치열한 차세대 메모리 시장
반도체 시장조사 회사인 오브젝티브 애널리시스(Objective Analysis)의 수석 애널리스트인 짐 핸디는 NRAM 외에도 속도, 내구성, 용량에서 NAND 플래시에 도전하고 있는 여러 가지 새로운 메모리 기술이 있다고 말했다.

예를 들어 (FRAM, Ferroelectric RAM)은 이미 대량으로 출하되었으며 IBM은 레이스트랙(Racetrack) 메모리를 개발했다. 인텔과 IBM, 뉴모닉스(Numonyx)는 모두 PCM(Phase-Change Memory)를 만들었다. 자기저항 RAM(MRAM, Magnetoresistive)도 1990년대부터 개발되는 중이고, HP와 하이닉스는 멤리스터(Memristor)라고도 하는 ReRAM을, 인피니온 테크놀로지(Infineon Technologies)는 전도성 브리징 RAM(CBRAM, Conductive-Bridging)을 각각 개발 중이다.

핸디는 “메모리 기술 대체 시기는 2023년쯤으로 예상되는데, 이 중에서 어느 기술이 그때 NAND 플래시와 DRAM을 대체할지 예측하기는 매우 어렵다. 아직 먼 미래의 이야기”라고 말했다.

난테로는 지난 2년 동안 NRAM 생산 비용을 10분의 1로 줄이는 한편 마이크로프로세서와 DRAM 제조에 사용되는 표준인 상보형 금속산화 반도체(CMOS)와 호환되도록 만들었다.

NRAM이 기존 NAND 플래시에 비해 가진 큰 장점 중 하나는 열에 대한 저항성으로, 최고 섭씨 300도에서도 견딜 수 있다. 난테로는 섭씨 85도에서 NRAM의 수명이 수천 년에 이르며, 10년에 걸쳐 섭씨 300도로 테스트하는 과정에서 1비트의 데이터도 손실된 적이 없다고 밝혔다.


NRAM 셀 도해(왼쪽)와 전자현미경으로 촬영한 탄소 나노튜브 패브릭 사진(오른쪽)

탄소 나노튜브는 대단히 강해서 철보다도 무려 50배 더 강하다. 크기는 사람 머리카락의 5만 분의 1에 불과하다. 탄소 나노튜브의 강성 덕분에 NRAM이 쓰기 내구성은 NAND 플래시에 비해 훨씬 더 높다.

오류 교정 코드가 포함된 최고급 NAND 플래시는 10만 회의 삭제-쓰기 주기를 견딜 수 있다. 난테로에 따르면 NRAM은 10의 12승, 즉 1조 회의 쓰기 주기와 10의 14승, 100조 회의 회의 읽기 사이클을 견딜 수 있다고 한다. 사실상 무한대에 가까운 수치다.

슈머겔은 “열과 진동으로 인한 오류 발생도 없다”고 덧붙였다.

NRAM의 작동 원리


탄소 나노튜브는 촉매 입자, 주로 철에서 만들어진다.

NRAM은 서로 닿거나 미세하게 분리될 수 있는, 상호 교차된 탄소 나노튜브 패브릭 매트릭스로 구성된다. 각 NRAM “셀” 또는 트랜지스터는 두 개의 금속 전극 사이에 위치하는 탄소 나노튜브 네트워크를 형성한다. 메모리의 작동 방식은 다른 저항성 비휘발성 RAM 기술과 같다.



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