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미국 인텔과 마이크론이 낸드플래시보다 빠르고, 내구성이 높은 새로운 비휘발성 메모리 기술을 발표했다. 업계에선 해당 기술이 차세대 메모리 가운데 하나로 꼽히는 P램의 일종인 것으로 보고 있다.

28일(현지시각) 인텔과 마이크론은 ‘3D X(크로스) 포인트’ 기술을 공개했다. 이 기술이 적용된 메모리는 전원을 꺼도 데이터가 사라지지 않는 비휘발성 특성을 갖는다. 대용량 구현 역시 용이하다. 이 같은 여러 특성은 낸드플래시와 동일하지만, 성능은 훨씬 좋다고 인텔과 마이크론은 강조했다. 우선 데이터에 접근하는 시간이 기존 낸드플래시 대비 1000배 빠르다. 재기록 횟수를 나타내는 내구성 역시 1000배 높다. 29일 3D 크로스포인트 기술을 소개하기 위해 방한한 척 브라운 인텔 SSD 솔루션 아키텍트(박사)는 “1000배 빠르다는 얘기는 메모리 셀에서 데이터에 접근할 때 발생하는 지연시간(Latency)이 줄었다는 의미”라며 “데이터를 주고받는 대역폭(Bandwidth)을 의미하는 것은 아니다”라고 설명했다. 인텔과 마이크론은 올 연말 3D 크로스포인트 기술이 적용된 메모리 샘플을 생산할 계획이라고 밝혔다. 초기 시장은 엔터프라이즈 스토리지 분야가 될 것으로 업계 전문가들은 전망했다.

롭 크루크 인텔 비휘발성 메모리 솔루션 그룹 수석부사장은 “수 십년간 업계는 저장장치에서 나타나는 병목 현상을 해결할 수 있는 방법을 찾아왔다”며 “이번에 새롭게 발표한 새로운 메모리 기술은 업계의 판도를 완전히 바꿀 수 있을 것”이라고 말했다. 마크 아담스 마이크론 사장은 “혁신 기술이 적용된 새로운 메모리는 데이터에 보다 빠르게 접근할 수 있으므로 새로운 시장을 창출할 수 있을 것”이라고 말했다.

업계에선 3D 크로스포인트 기술이 차세대 메모리 가운데 P램(Phase Change RAM)의 일종인 것으로 보고 있다. 기존 낸드플래시는 플로팅게이트(FloatingGate)에 전자(electron)를 저장하고 빼내는 방법으로 0과 1을 구분한다. 이를 통해 데이터를 쓰고 지우고 읽는다. 척 브라운 박사는 “3D 크로스포인트 기술은 특정 물질에 다양한 전압을 걸었을 때 나타나는 저항 값으로 0과 1을 구분한다”고 설명했다. P램은 상(相) 변화 물질에 전류를 가하면 물질의 일부분이 결정질에서 비결정질로 변하고, 이에 따른 저항 차이를 이용해 0과 1로 정보를 구분한다. 업계 관계자는 “구현 용량, 양산시기 등을 봤을 때 인텔과 마이크론의 기술은 P램에 가까운 것으로 보인다”고 설명했다. P램은 기존 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 공정을 그대로 사용하는 덕에 생산 공정 전환에 큰 어려움이 없다.

인텔은 이날 주요 물질 정보와 구동 메커니즘은 공개하지 않았으나 기본 구조는 소개했다. 3D 크로스포인트 기술이 적용된 메모리는 전류가 흐르는 비트라인(BitLine, BL)과 데이터를 읽고 쓰는 워드라인(WordLine, WL)의 각 교차점(크로스포인트)에 메모리의 최소 단위인 셀이 위치한다. 기존 낸드플래시의 경우 데이터에 접근하기 위해 블록 내 워드라인 한 줄을 다 훑어야 했지만 인텔과 마이크론이 소개한 신기술은 각각의 셀에 개별적으로 접근할 수 있다. 데이터 접근이 더 빨라질 수 있는 구조인 셈이다. 플로팅게이트를 새로운 물질로 대체했기 때문에 이 메모리에는 트랜지스터가 없다. 데이터에 접근할 때 트랜지스터를 거치지 않으므로 기존 대비 지연시간이 줄어드는 것이라고 브라운 박사는 설명했다. 수명이 길어지는 것도 플로팅게이트와 관련이 있다. 플로팅게이트는 절연 산화막으로 둘러싸여 있는데, 전자를 자주 넣고 빼면 절연 산화막에 손상이 가, 해당 셀은 쓸 수 없게 된다. 반면 새로운 물질은 여러 번 재기록을 해도 문제가 없다고 회사 측은 설명했다. 이날 인텔과 마이크론은 이 같은 구조를 2층(layer)으로 쌓아올려 128기가비트(Gb) 용량을 구현했다고 소개했다. 척 브라운 박사는 “셀 하나당 2비트(bit), 3bit를 저장할 수 있는 멀티레벨셀(MLC), 트리플레벨셀(TLC)도 충분히 구현할 수 있다”고 설명했다.

크로스포인트 구조의 3D P램은 미국 IBM과 일본 히타치 등도 연구개발(R&D)을 진행하고 있다. 삼성전자의 경우 일반 P램을 양산한 적이 있으며 R&D 역시 지속하고 있는 것으로 전해진다. SK하이닉스의 경우 IBM과 P램 공동 R&D를 진행하고 있다. 이날 인텔의 발표를 지켜본 국내 메모리 업계의 관계자는 “P램은 국내 업체들도 이미 선보인 바 있는 기술로 시장 창출을 위한 새로운 인터페이스 개발 등 해결 할 과제가 많다”며 “낸드플래시를 대체하려면, 그와 비슷한 원가 수준을 맞출 수 있느냐가 관건이 될 것으로 보인다”고 말했다.

<한주엽 기자>powerusr@insightsemicon.com