알램(RRAM)이 뭔지 알아보고 갈램??

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<차세대 메모리 - ReRAM(RRAM)> 하면 어떤 것이 생각나나요?

"뭐지..? 흠...? 잘 모르겠어요 ㅠㅠ" 하시는 분들을 위해 준비해봤습니다!!!!

먼저 이해를 돕기 위해 완전 심플한 컴퓨터 구조에 대해 알아보겠습니다.

 

 

조금 더 이해를 돕기 위해,  우리가 많이 들어봤을 법한 단어들을 모아봤습니다~ ㅎㅎ

 

 

자 그럼, 메모리 안에 RAM이 보이시나요!! ㅎㅎ 맞아요 우리가 사용하는 이 RAM!

이렇게 생긴 거 한 번쯤은 보신 적이 있으실 거예요~ ㅎㅎ

 

 

오늘 설명할 <차세대 메모리 - RRAM(ReRAM)>은 이 RAM 메모리를 대신할 미래의 기술 중 하나인데요!

정말 엄청난 효과를 가져올 메모리라고 보시면 됩니당 ㅎㅎ

 

잠시 재미없는 설명 하나만 가자면,

RRAM(ReRAM)은 부도체 or 반도체의 저항 변화를 이용하는 메모리로 RRAM은 산화물 물질층에 물리적 결함을 생성하는 방법을 사용하여 작동한다. 이는 금속산화물의 이해가 필요한데, 금속산화물은 물질 안의 원자가 이동할 수 있고, 이렇게 이동하여 빈자리가 생기면 이것을 디펙트(Defect)라고 하며, 원자들 중 산소의 빈자리를 산소 베이컨시(Vacancy)라고 한다. RRAM은 산소 베이컨시를 이용하여 물질의 저항변화를 일으키고 그에 대해 데이터 1,0을 인식하여 사용한다.

그냥 빨간 곳만 보세요^^ 설명은 여기서부터 보시면 편합니다.

그림으로 표현해 볼게요~ 동그란게 전기가 이어지는 통로예요!

이게 이어지면 전기가 이동할 수 있는 통로가 생기는 겁니다.

그런데 이게 어떻게 메모리가 되냐구요?

자! 우리가 <이미테이션 게임, 감독 : 모튼 틸덤>을 봤다면 조금 더 쉬운 이해가 가능하다고 생각해요.

거기서 보면 댑따~ 큰 기계를 만드는데! 작은 기계들이 하나씩 모여 거대한 기계 하나를 만들죠.

작은 기계들은 기계 한 개당 0과 1을 표현할 수 있고, 이것들이 계속해서 모여서 n개의 기계로

2의 n승 만큼의 숫자를 표현할 수 있답니다.

 

이 RRAM도 마찬가지라고 보시면 됩니다. RRAM은 전기 통로가 이어지고 끊어지는 2가지 상태를

0과 1로 표현한 메모리이며, 이것을 셀 수 없을 만큼 한 곳에 집적한 것이 RRAM인 거죠!

 

사실 지금 시대의 RAM에 쓰이는 DRAM도 이 것과 같은 능력을 갖추고 있습니다.

그런데 왜 이 메모리가 세상을 바꿀 하나의 차세대 메모리인 걸까요?

장점과 단점으로 알아보겠습니다.

 

 

기존의 메모리인 DRAM에는 치명적인 약점이 하나 있어요.

바로 휘발성이라는 것인데요, 데이터가 저장이 안 되는 것을 생각하시면 돼요!

우리가 가지고 있는 메모리가 모든 데이터를 저장한다? 사실, 데이터를 저장하는 메모리는

플래시 메모리, 디스크 같은 비휘발성 메모리입니다. 그런데 지금까지의 메모리들은 "비휘발성 = 속도가 느림"의

공식을 가지고 있었는데 이번 차세대 메모리들은 그걸 깨버렸죠! 속도가 빠른 데이터를 저장하는 메모리가 탄생한 겁니다.

 

RRAM은 기존의 DRAM보다 몇십 배나 빠른 속도를 자랑합니다.

Flash Memory 보다는 최대 수만 배나 빠른 Access Time(Writing 부분)을 가지고 있다고 볼 수 있죠.

일단 속도가 빠르다는 말만 들어도 메모리의 변화는 쉽게 체감되실 거라 믿습니다.

속도 차의 이유는 소자와 구조 때문에 그렇습니다. 기존의 DRAM은 커패시터를 사용하지만 RRAM은 사용하지 않거든요^^

다른 빠른 소자를 사용함과 동시에 전기적 특성을 이용해 저항변화를 만드니깐 어휴, 넘나 빠를 수밖에요~~

 

이 RRAM은 다른 메모리보다 작은 전압인 2-5V에서도 유지가 가능합니다.

사실, DRAM은 고전력이 아니에요. Refresh라는 계속 유지를 시켜줘야 할 뿐, 얘도 저전력 쪽에 속해요 ㅎ

이번엔 DRAM의 장점인 저전력을 가져와 쓰는 겁니다!

그리고 소자 측면에서도 비용이 적게 들어 공정비용을 줄일 수 있답니다.

비용도 작고 저전력인 차세대 메모리 RRAM 정말 멋지지 않나요?

 

지금 메모리는 트랜지스터의 크기로 집적도를 높이고 있다고 생각하시면 편합니다.

(지금 중국에서 개발 중인 트랜지스터의 크기가 3nm라네요. 보이긴 하려나?)

하지만 DRAM은 커패시터라는 큰 단점을 가지고 있습니다. 공정은 쉬운 반면,

커패시터의 크기는(특성상, 구멍을 뚫어야 하기 때문에) 못 줄인다는 것이죠 ㅠㅠ

이에 대응하는 방법으로 수직적층이 개발되고 있지만, 열 조절에 실패하는 게 대부분이라 쉽게 접근하진 못 합니다.

자!!!! 그런데!!!!! 우리가 보는 이 RRAM!! 커패시터를 사용을 안 한다고 했죠? ㅎㅎㅎ

크기를 줄일 방법을 찾은 거예요! 또한 DRAM 같은 집적 구조를 만들 수 있어 전기적인 특성만 조절을 잘 한다면,

수직적층도 문제가 없이 되어 수평적으로나 수직적으로 완전~~~~ 높은 집적도의 RAM을 완성시킬 수 있답니다.

 

비휘발성인데다, 높은 속도, 고집적이 가능하고 비용도 싸며, 저전력인 RRAM 왜 상용화가 안 될까요?

 

두 가지 중요한 이유가 있습니다.

 

반도체 소자가 불균일하다는 특성이 있어요... ㅠㅠ 생각해보면 이 메모리라는 녀석들이 너무 작다 보면

안의 물질들도 생각을 하게 되잖아요? 그럼 잠시, RRAM의 운용 방법을 다시 봅시다! 

이 산소 녀석들을 봐요! 산소 녀석들이 전기적 특성에 의해 막 움직이는데, 반도체 소자가 너무 작다보면

반도체 소자 자체가 물질의 특성을 결정하는 하나의 요인으로 들어가게 됩니다.

(양자학의 내용이에요, 그냥 크기가 너무 작아지면 내가 가지고 있는 원래 특성도 바뀐다고 보면 쉽다고용~^^)

이에 대해 고집적한 RRAM을 전기적 특성을 이용해 움직인다? 완전히 힘든 일이죠 ㅠㅠ

 

※ 조금 더 핵심적으로 들어가 보자!!

한 가지 더 말하자면, 반도체 공정은 할 때마다 요구하는 플라즈마(10nm 이하)의 조건이 다르며, 이 과정에서

유도결합 플라즈마 장비로 외부 변수를 조절해 주는데, 문제는 전력을 조절해도 플라즈마의 상태가

원하는 조건으로 바뀌지 못한 채 과거에 의존하는 히스테리시스가 발생합니다.

이의 이유는 플라즈마 내의 전자에너지 분포 차이입니다. 그에 RRAM의 공정은 힘들다고 볼 수 있죠.

 

그냥 자원만을 이야기하는 것이 아닙니다. 인적자원, 자금을 뜻하는 말이에요.

이미 DRAM에 투자금이 어마어마하게 들어간 상태이고 회사마다 뽐내는 기술들이 하나씩 있으며,

저어기~~ 미국의 I 사의 CPU와 이 메모리를 사용한다고 친다면, 거기에 맞는 호환을 해서 결합을 해야 합니다.

쉽게 말해, 이미 해놓은 기술을 한꺼번에 버리고 새로운 기술로 큰 투자하기가 힘들다는 말이죠.

투자만 그럴까요? 대체 인력도 쉽지 않습니다. 아직 세상에 나올 수 없는 기술을 가지고,

이미 잘 되고 있는 기술 세상에 기존의 성공을 버리고 누가 도전을 하려 할까요?

같이 가는 공존이 답이겠죠. 그래서 큰 투자 없이, 많은 인력 없이 한다는 것이 2번째 문제예요 ㅠㅠ

 

마지막으로 정리하자면,

RRAM은 기존의 메모리보다 비휘발성, 속도 상승, 저전력, 고집적화되어 있지만,

아직까지 기존의 메모리만큼의 인력과 투자를 못 받고 있으며, 물질의 불균일이라는

큰 단점을 가지고 있다고 합니다. 개발이 완료되는 시기에는 IOT에 사용될 확률이 높다고 하네요! ㅇㅅㅇ! 뚜둔!!!

그럼 차세대 메모리인 RRAM을 알아보는 시간을 끝내도록 하겠습니다. ㅎㅎ

다음에 또 찾아 뵐게요!!