KIST-MIT, 전력소모 '0' 무전력 메모리 소자 개발 가능성 최초 규명

입력 2017.01.31 15:50

한국 연구진이 초저전력을 넘어 전력소모 '0'인 무전력 메모리 소자 개발을 가능케 하는 물리적 현상을 최초로 규명했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 우성훈 스핑융합연구단 박사가 미국 MIT 재료공학과 제프리 비치(Geoffrey Beach) 교수팀과 약 3년간의 공동 연구을 통해 소자의 스핀 성징을 활용해 전력소모 없이 메모리 소자를 구동할 수 있는 방법을 구현했다고 31일 밝혔다.

이번 연구 결과는 기존에 이론으로만 제시됐던 스핀파(Spin Wave)를 이용해 강자성 물질 내에 특별한 자화 방향을 갖는 자구(Magnetic Domain)와 자구의 경계인 자구벽의 이동을 세계 최초로 구현한 것이다.

두 개의 자구벽이 부딪힐 때 나타나는 강한 스핀파에 대한 도식 / 한국과학기술원 제공
서로 다른 자성을 띤 자기 구역을 구분하는 자구벽 구조는 높은 이동성과 안정성, 값싼 공정가격 등을 바탕으로 차세대 메모리 소자에 적용하기 위한 연구가 세계적으로 활발하게 진행돼 왔다.

하지만, 자구벽 구조를 이동시키기 위해 소모되는 임계 전류값이 기존 전자소자와 비교해 큰 이점을 가지지 못하는 한계가 있어 임계 전류를 낮추기 위한 다각도의 연구가 이뤄져 왔으나, 여전히 분명한 해결책이 나타나지 않았다.

이번 연구 결과는 기존에 전기적인 방법을 이용해 자구벽을 이동시켜야 한다는 고정관념에서 벗어나 2개의 자구벽이 부딪혀서 생기는 스핀의 독특한 파동 평태인 스핀파를 사용해 전력소모 없이도 자구벽의 효율적인 이동이 가능하다는 것을 밝혔다.

우 박사는 "스마트 기기 하나가 처리해야 할 정보의 양이 기하급수적으로 증가하는 상황에서 초저전력은 굉장히 큰 이슈로 자리잡고 있다"며 "이런 상황에서 스핀 소자를 활용한 새로운 접근법은 향후 차세대 메모리 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것이다"고 말했다.