ReRam (저항변화 메모리)

 우리가 보통 생각하는 반도체 메모리가 되기 위해서는 0과 1을 표현할 수 있어야 한다.

DRAM의 경우 Capacitor에서 전위를 유지하며 이를 표시하고

NAND의 경우에는 절연층에 전자의 유무에 따른 Vth의 차이로 이를 표시한다.

 

 차세대 메모리중 하나인 저항변화 메모리(ReRam)는 중간층인 절연층에서의 두 개의 구별되는 저항 상태를 “0” 또는 “1”로 기억하는 메모리 소자이다. ReRAM은 금속-절연체-금속 구조로 이루어져 있으며, 중간층에 금속산화물 혹은 perovskite-type 산화물 등을 사용한다.

 

 하부 전극을 그라운드 상태에 놓고 상부 전극에 전류나 전압을 인가하게 되면 중간층에서의 저항의 변화가 일어나게 된다. 고 저항 상태와 저저항 상태로 변하는 것을 “0”과 “1”로 구별을 하여 기억하는 메모리 소자이다. ReRAM은 읽기/쓰기의 속도가 플 래시 메모리와 비교하여 10만 배 이상 빠르고, 저전압 구동이 가능 하며, SRAM의 속도와 견줄 만하다. 그리고 가장 큰 장점은 소자 자체의 단순한 구조로 인해 공정상의 결함을 현저히 줄일 수 있으 며, DRAM 및 플래시 메모리보다 생산원가를 크게 낮출 수 있다. 크기 자체로도 간단한 구조인 1D-1R(1 다이오드 – 1 저항) 구조가 가능하여 고집적화에 유리하다.

 

 사실 ReRAM은 1960년대에 Hickmott에 의해서 절연층에서의 저항 변화가 발견되어 연구되었지만, 메커니즘에 대한 신뢰성이 높지 않아서 연구의 속도가 늦어 졌다가 1990년대에 들어 다시 활발히 연구가 이뤄졌다. 하지만 ReRAM에 관한 연구들은 같은 물질을 썼음에도 메커니즘을 정확히 규명하지 못하여 연구자들은 ReRAM이 아직 시장화하기에는 시기상조라고 말한다. 현재 삼성전자와 하이닉스에서는 ReRAM의 메커니즘이 정확히 규명되지는 않았지만, 그 뛰어난 성능으로 인해 서 꾸준한 연구를 하고 있으며 국외에서는 후지쓰가 ReRAM의 선두주자로 대표되고 있다. ReRAM이 차세대 메모리 소자로서 시장 에 진출하기 위해서는 반드시 정확한 메커니즘 규명과 저항변화 물질 최적화 및 공정의 최적화가 필수적이다.