AI 시대가 본격화되면서 데이터센터의 전력 소비량이 심각한 문제로 떠오르고 있어요. 특히 대용량 데이터를 처리하는 DRAM의 전력 효율성은 업계 전체의 핵심 과제가 됐죠.
이런 상황에서 키옥시아가 반가운 소식을 전했어요. 지난 12월 10일, 미국 샌프란시스코에서 열린 반도체 분야 최고 권위의 학회 IEEE IEDM에서 고밀도 저전력 3D DRAM을 실현할 수 있는 핵심 기술 개발을 발표한 거예요.
기존 DRAM의 한계, 어디까지 왔나
현재 사용되는 DRAM 기술은 물리적 한계에 부딪히고 있어요. 메모리 셀 크기를 더 이상 줄이기 어려운 상황이 된 거죠. 그래서 업계에서는 메모리 셀을 3D로 쌓아 올리는 연구가 활발하게 진행 중이에요.
문제는 기존 방식대로 단결정 실리콘을 사용하면 제조 비용이 크게 올라간다는 점이에요. 게다가 메모리 용량이 커질수록 셀을 새로고침(리프레시)하는 데 필요한 전력도 덩달아 늘어나요. 용량은 늘리고 싶은데 비용과 전력이 발목을 잡는 딜레마에 빠진 셈이죠.
키옥시아의 해법, OCTRAM 기술
키옥시아는 이 문제를 산화물 반도체로 풀어냈어요. 작년 IEDM에서 처음 선보인 OCTRAM(산화물 반도체 채널 트랜지스터 DRAM) 기술을 올해 한 단계 더 발전시킨 거예요.
올해 발표의 핵심은 8층 적층 구조의 성공적인 구현이에요. 기존의 실리콘 산화물과 실리콘 질화물 박막을 쌓은 뒤, 실리콘 질화물 부분을 InGaZnO라는 산화물 반도체로 교체하는 방식을 사용했어요. 이렇게 하면 수평으로 쌓인 트랜지스터의 수직 구조를 한 번에 만들 수 있어서 제조 비용을 크게 낮출 수 있답니다.
전력 효율의 비밀, 초저 오프 전류
이 기술의 또 다른 강점은 놀라운 전력 효율성이에요. 산화물 반도체는 오프 전류가 매우 낮은 특성을 가지고 있거든요.
이번 연구에서 키옥시아는 온 전류 30μA 이상, 오프 전류 1aA 미만이라는 성능을 달성했어요. 1aA는 10의 마이너스 18승 암페어인데, 상상하기 어려울 정도로 작은 수치예요. 이렇게 낮은 오프 전류 덕분에 리프레시에 소모되는 전력을 획기적으로 줄일 수 있어요.
AI 서버부터 IoT까지, 활용 범위도 넓어
이 기술은 다양한 분야에 적용될 수 있어요. 대규모 연산이 필요한 AI 서버는 물론이고, 저전력이 필수인 IoT 기기에도 활용 가능하죠.
특히 요즘처럼 AI 서비스가 폭발적으로 성장하는 시기에 저전력 고용량 메모리는 그야말로 필수 기술이에요. 데이터센터의 전력 비용과 탄소 배출을 동시에 줄일 수 있으니까요.
키옥시아는 앞으로도 이 기술에 대한 연구 개발을 지속해 3D DRAM의 실용화를 이끌어가겠다고 밝혔어요. 메모리 반도체 시장의 판도를 바꿀 수 있는 기술인 만큼, 앞으로의 상용화 일정이 기대됩니다. 🔋
📎 관련 링크
키옥시아 공식 홈페이지: https://www.kioxia.com/en-jp/top.html
