꿈의 메모리 현실로? 중국 연구진, 400피코초 초고속 비휘발성 플래시 메모리 개발

차세대 메모리 기술, AI 시대 병목 현상 해결 기대

최근 중국 푸단대학교 연구팀이 400피코초(picosecond, 1조분의 1초)라는 놀라운 속도로 데이터를 쓰고 지울 수 있는 새로운 비휘발성 플래시 메모리 소자를 개발했습니다. "PoX(Phase-change Oxide)"라고 명명된 이 소자는 2차원 그래핀 채널을 사용하여 기존 메모리 기술의 한계를 뛰어넘는 성능을 보여줍니다. 이는 AI, 머신러닝과 같은 고성능 컴퓨팅 분야에서 발생하는 데이터 처리 병목 현상을 획기적으로 개선할 수 있다는 점에서 큰 의미를 갖습니다.

SRAM, DRAM을 뛰어넘는 속도, 플래시 메모리의 안정성

일반적으로 SRAM, DRAM과 같은 휘발성 메모리는 빠른 속도를 제공하지만 전원이 끊기면 데이터가 사라지는 단점이 있습니다. 반면, 플래시 메모리는 전원이 없어도 데이터를 보존하지만 속도가 느려 AI 추론과 같이 빠른 응답 속도가 필요한 작업에는 적합하지 않습니다. PoX 소자는 그래핀 기반 기술을 통해 이러한 단점을 극복하고, 휘발성 메모리 수준의 빠른 속도와 비휘발성 메모리의 데이터 보존 능력을 동시에 제공합니다.

핫 캐리어 주입 방식과 2차원 구조의 시너지 효과

PoX 소자는 2차원 핫 캐리어 주입 메커니즘을 사용합니다. 얇은 구조는 수평 방향의 전기장을 강화하여 캐리어 가속 및 주입 효율을 높입니다. 5V 전압에서 400피코초의 쓰기 속도를 달성했으며, 550만 번 이상의 쓰기/삭제 사이클에서도 성능 저하 없이 안정적인 작동을 보였습니다. 또한, 10년 동안 데이터 안정성을 유지하는 장기 보존 테스트도 통과했습니다.

AI 알고리즘 활용 및 상용화 가능성 제시

연구팀은 AI 알고리즘을 활용하여 공정 테스트 조건을 최적화함으로써 소자의 성능을 더욱 향상시켰다고 밝혔습니다. 연구 책임자인 Zhou Peng은 "이번 기술 혁신은 글로벌 스토리지 기술 환경을 재편하고, 산업 업그레이드를 촉진하며, 새로운 응용 시나리오를 육성할 뿐만 아니라, 중국이 관련 분야에서 주도적인 역할을 할 수 있도록 강력한 지원을 제공할 것으로 기대한다"고 말했습니다.

스마트폰, 컴퓨터 등 기존 기기 통합 목표

연구팀은 이미 PoX 소자를 기반으로 완전한 기능을 갖춘 칩을 제작했으며, 다음 단계로 기존 스마트폰 및 컴퓨터와 같은 장치에 통합하는 것을 목표로 하고 있습니다. 연구에 참여한 Liu Chunsen은 "로컬 모델을 배포할 때 기존 스토리지 기술로 인한 지연 및 발열과 같은 병목 현상이 더 이상 발생하지 않을 것"이라고 덧붙였습니다.

차세대 메모리 기술, 미래를 바꿀 게임 체인저

중국 연구진의 PoX 소자 개발은 메모리 기술의 새로운 가능성을 제시하며, AI 시대를 위한 필수적인 기술로 자리매김할 것으로 기대됩니다. 더욱 빠른 속도, 낮은 전력 소비, 그리고 뛰어난 안정성을 바탕으로, PoX 소자는 미래 컴퓨팅 환경을 혁신하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.