이제는 차세대 반도체다

▲하이닉스의 30나노급 2기가비트(Gb) DDR4 D램 및 2기가바이트(GB) ECC-SODIMM.

전세계 반도체 업계의 기술 개발 경쟁이 치열하다. 기존에는 웨이퍼 한 장당 반도체 생산량을 늘일 수 있는 나노 경쟁이었다면 이제는 차세대 반도체 개발 전쟁이다. PC에 주로 쓰이는 D램 가격이 1달러 이하로 떨어지면서 수익성이 높은 차세대 제품 개발에 역량을 집중하고 있는 상황이다.

19일 관련업계에 따르면 전 세계 반도체 업체들이 차세대 메모리 반도체로 떠오른 F램, P램, M램, R램 등을 상용화 하기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

삼성전자는 기존 플래시메모리를 대체할 반도체로 꼽히는 신개념 ‘R램’을 개발하고 있다.

플래시메모리는 일정 수준 이상의 전류를 가해 작동한다. 전류를 가했을 때 게이트에 전하가 있으면 ‘1’, 전자가 없으면 ‘0’으로 인식하는 방식으로 데이터를 저장한다.

반면 R램은 산화물에 전류를 흘리거나 끊었을 때 생기는 저항 값의 변화를 이용해 데이터를 저장한다. R램은 차세대 반도체로 주목받으면서 지난 2000년부터 일본 파나소닉·샤프·후지쓰, 미국 IBM·HP 등이 개발 중이다.

삼성전자의 기술은 저항변화 물질로 산화탄탈륨을 사용해 산소 함량이 다른 산화탄탈륨의 2중층으로 나눠 전류를 흘려 주는 필라멘트를 한 층에만 분포하도록 해 쓰기-지우기 동작을 플래시 메모리의 100만배에 달하는 1조번 반복할 수 있는 내구성을 확보하고 전류량을 줄였다.

삼성전자는 R램을 스마트폰, USB, 노트북용으로 단계적으로 상용화할 계획이다. 상용 시점은 2016년으로 보고 있다.

M램도 주목받고 있다. M램은 초고속 및 저전력으로 동작이 가능하며, 전력의 공급 없이도 데이터를 보관하는 비휘발성의 장점 등을 두루 갖춘 차세대 메모리이다. 이 제품은 초기에는 저전력 특성을 기반으로 모바일 시장에 진입한 후 중장기적으로는 PC 및 서버 시장까지 확대될 전망이다.

권오철 하이닉스반도체 사장은 “M램은 빠른 동작 속도와 낮은 전력 소비, 높은 신뢰성 등의 기존 메모리의 장점을 두루 갖춰 새로운 모바일 기기 수요 확대와 제품의 고성능이 요구되는 ‘메모리 신성장 시대’에 최적화된 제품”이라고 평가했다.

M램은 인피니온과 IBM이 16메가비트(Mb) 제품을 공동 발표했고 최근 하이닉스와 도시바가 이 반도체 개발을 위해 합작사를 설립했다. 2014년부터 양산에 돌입할 방침이다.

특히 하이닉스와 도비사바 개발하는 STT-M램은 자성체에 전류를 가해 생긴 전자회전을 이용, 저항값 크기에 따라 데이터를 기록·보존하는 방식으로 동작한다.

이 밖에 삼성전자 등 반도체 선발 업체들은 P램과 F램 기술도 개발하고 있다. P램(상변화 메모리)은 물질의 상태 변화를 이용해 데이터를 저장한다. F램(강유전체 메모리)은 인듐 등을 이용한 유전 질막에 강유전체를 사용한 차세대 반도체다.

업계 관계자는 “삼성전자와 하이닉스 등 국내 업계는 차세대 제품의 개발 및 연구에서 한발 앞서 있다”며 “양산에 성공하면 기존 D램과 낸드플래시 처럼 세계 시장 선점도 어렵지 않을 것”이라고 말했다.