도시바와 인텔이 차세대 메모리 반도체 영역에서 구체적 성과를 잇달아 내놓고 있다. 특히 D램을 대체할 유력한 후보군 중에서도 가장 상용화에 근접한 것으로 평가받는 M램과 Re램, P램 등의 부문에서는 메모리 업계 1위인 삼성전자보다 오히려 도시바, 인텔 등이 앞서나가는 모양새다.
13일 미래에셋증권과 업계에 따르면 지난 6일부터 개최한 세계 최대 반도체학회 'IEDM 2016'에서 도시바, 퀄컴, IBM, 삼성전자 등이 차세대 메모리에 대한 논문을 발표했다. 특히 도시바는 임베디드 메모리 관련 발표에서 M램을 활용해 기존 S램보다 저렴한 제조 비용으로 소비전력을 65%, 다이 크기를 37%가량 줄일 수 있다고 주장해 시선을 끌었다.
삼성전자는 IBM과 함께 이중 터널 장벽을 가진 자기터널접합(MTJ)을 사용한 M램 기술을 공개했다. 상대적으로 구조가 단순한 M램은 신뢰성 확보가 관건인데, 이처럼 이중 터널 장벽으로 구조를 설계할 경우 제품 안정성이 높아지고 수율 향상에 더 유리하다. 퀄컴과 어플라이드머티리얼즈는 50나노 이하의 MJT 직경을 가진 M램을 발표했다.
M램과 Re램, P램은 저항효과를 이용해 구동하는 메모리 반도체다. 자기저항 효과를 이용하는 M램은 자기터널접합(MTJ)에 전류를 주입하는 STT-M램 형태로 발전해 왔고, SK하이닉스와 도시바가 주도적으로 개발하고 있다. Re램은 저항을 이용한 반도체로 전압의 세기에 따라 온오프(On-Off)를 변환하는 성질을 갖고 있다. P램의 경우 이미 상용화에 성공한 기술로 제조 단가가 가장 낮고 D램과 낸드의 특성을 모두 갖는다는 것이 강점이다. 인텔이 올해 발표한 3D 크로스포인트 기술이 P램으로 분류된다.
이 같은 차세대 메모리 기술이 주목받는 이유는 전원이 끊겨도 정보가 사라지지 않는 비휘발성, 속도와 내구성이 기존 메모리 반도체보다 수십배에서 수백배 높아지기 때문이다. 또 기존 메모리 반도체보다 내부 구조도 비교적 단순해 극자외선 노광장비(EUV)를 적용할 경우 이론적으로는 2나노 수준까지 미세화가 가능하다.
도현우 미래에셋증권 연구원은 "차세대 메모리 가시화는 빅데이터 분석 등 새로운 수요처 증가로 이어질 것으로 예상한다"며 "다만 차세대 메모리로 인한 생산 경쟁이 심화하는 것은 (한국 기업에) 부정적"이라고 설명했다. 차세대 메모리는 구조가 간단해 기존 D램이나 낸드보다 미세공정 전환이 쉽고 제조 계획을 밝힌 업체 수도 D램 기업보다 많아 경쟁 구도가 치열해질 것이라는 전망이다.
