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원자 수준에서 플래시 메모리의 근본적인 저장 메커니즘에 대해서는 최근까지도 논쟁과 연구가 지속되고 있는 분야다. V-낸드도 세대를 거듭하면서 고도의 미세화가 필요한 상황에서 '원자 수준'에서 일어나는 현상의 근본적인 이해는 향후 메모리 개발 혁신을 위해 필요한 과정이다. 특히 비정질 실리콘 질화물에 전자를 안정적으로 잡아 두는 것이 저장원리인데 그 구체적인 내용에 대해서는 해당 연구 전까지는 밝혀지지 않은 기술적 부채였다.
14일 삼성전자 반도체 뉴스룸에 따르면 삼성전자 혁신센터 CSE(계산 과학 공학)팀은 기존과 차별화된 접근 방식을 통해 플래시 메모리 정보 저장의 핵심 역할을 하는 비정질 실리콘 질화물에서 전자가 안정되게 저장되는 근본 원리를 밝혀내는 데 성공했다.
이들이 집필한 'Switchable Chemical-Bond Reorganization for the Stable Charge Trapping in Amorphous Silicon Nitride' 논문은 그 우수성을 인정받아 재료공학 분야의 세계 정상급 학술지인 Advanced Materials에 게재됐다.
이번 논문에는 삼성전자 혁신센터 CSE팀 최운이 님이 제 1저자 및 교신저자로 참여했으며, CSE팀 김대신 상무, 권의희 DE, 손원준 파트장 그리고 SAIT 양승열 Master와 오영택 님이 공동저자로 참여했다. 독일 아헨공대의 석좌 교수인 R. Dronskowski 교수도 공동 교신저자로 이름을 올렸다.
이번 연구로 그동한 간과했던 원자수준에서의 작동 원리를 밝혀냈다는데 연구 의의가 있다.
논문에 참여한 혁신센터 CSE팀과 SAIT 연구진은 "최근 셀을 수직으로 쌓아올린 V-낸드가 세대를 거듭할수록 그 크기가 점차 작아지게 되면서 원자 수준에서 발생하는 현상에 대한 근본적인 이해 없이는 혁신을 이뤄 내기 힘든 단계에 직면하고 있다"며 "이런 맥락에서 굉장히 중요한 연구라고 생각해 시작하게 됐다"고 설명했다.
이어 "작동 원리에 근거해 시뮬레이션을 업데이트하고 개발과 양산을 담당하는 엔지니어들이 기존의 데이터를 새로운 시각으로 바라보면서 다양한 경험을 쌓아 간다면, 플래시 메모리 미세화의 한계를 극복할 수 있는 좋은 결과가 있을 것이라 기대한다"고 강조했다.
또한 "플래시 메모리는 IT 문명에서 일종의 종이와 같은 역할을 하고 있기 때문에 V-낸드의 혁신은 더 저렴한 가격에 데이터를 저장할 수 있다는 걸 의미하고, 풍부한 디지털 데이터는 인공지능이 학습할 수 있는 데이터가 많아진다는 것을 뜻한다"며 "다른 주변 기술들과 점진적인 시너지 효과를 일으켜 인공지능과 같은 핵심기술의 진보를 앞당길 수 있다"고 말했다.
삼성전자 혁신센터 CSE팀은 슈퍼컴퓨터와 같은 고성능 컴퓨터를 활용해 반도체의 공정, 메모리를 비롯한 다양한 소자의 전기적 특성, 소재의 다양한 특성을 시뮬레이션 하는 부서이다. 혁신센터 CSE팀과 SAIT 연구진은 갈수록 미세화되고 있는 반도체 공정에 없어서는 안 될 '컴퓨터 시뮬레이션'이라는 공통분모를 가지고, 궁극적으로 시뮬레이션만으로 반도체 제품 생산에 필요한 예측이나 개선 방향을 제공하겠다는 목표다.
