MRAM(Magnetic Random Access Memory)은 빠른 속도, 대용량, 고집적화가 가능한 메모리이다. 다양한 분야에서 기존의 메모리를 대체할 것으로 전망되며 MRAM 시장 규모 또한 상승세를 지속할 것으로 예상된다.


요구 기술
MRAM의 MTJ(Magnetic Tunnel junction)는 2~30개의 나노미터 단위의 층으로 적층해야한다. 특히, CoFeB 층은 전계가 박막 층을 통과할 때 수직의 자계 비등방성(PMA)를 얻기 위해 2nm 수준의 두께를 설정해야 한다.

따라서 원자 지름 수준의 작은 두께 변화에도 전체적인 칩 성능과 신뢰도에 영향을 줄 수 있기 때문에 정밀도 높은 박막 증착 기술이 요구된다.

이에 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)는 MRAM에 초점을 맞춘 Endura Clover PVD공정 플랫폼을 개발하였다.
또한 셀을 패터닝 하기 위한 Etch, Litho 공정에서도 정밀도가 요구된다. 기존의 방식으로는 식각 후 잔여물이 존재하거나 측벽에 데미지가 생기는 문제점 등이 있었다. 이를 해결하기 위해 RIBE(Reactive Ion Beam Etching)를 활용하여 CO/NH3를 가스 혼합물로 사용해 잔여물을 제거하는 방식도 등장했다.
MRAM의 양산화 과정에선 테스팅 장비의 정밀성과 빠른 측정도 필수적이다. 이에 Hprobe사에선 ‘Ultra-Fast 3D Magnetic Field Generator’라는 기술 앞세워 테스팅 장비 공급에 나서고 있다. Hprobe에 따르면, 100~300mm 크기의 Wafer에 적용할 수 있는 수준이며 MRAM에 특화된 소프트웨어를 내장하였다고 한다.
적용 분야
MRAM은 데이터 센터·자율주행·IoT·AI 부문 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 보인다. 비 휘발성 및 고집적화가 가능하기 때문에 대용량으로 만들 수 있으므로 스토리지 메모리 역할을 수행할 뿐만 아니라, 높은 속도를 바탕으로 작업 메모리의 역할까지 가능하다.

따라서 CPU나 AP와 결합하여 임베디드 메모리라 불리는 eMRAM 또한 주목된다. IoT 기기 등 소형 전자 제품에 사용되는 MCU의 저장 장치인 플래시 메모리를 대체하거나 SoC와 같은 시스템 반도체에서 작업 메모리로 사용되는 SRAM을 대신할 것으로도 기대된다.
시장 전망
지난 2019년 7월, 시장 조사기관 욜 디벨롭먼트(Yole Developpement)가 발표한 자료에 따르면, MRAM 시장은 1조 5천억원 이상으로 확대될 것으로 전망된다. 그 뿐 아니라 임베디드형 MRAM 기술의 발전은 기존의 메모리들에 비해 점점 가속될 예정이다.
차세대 메모리 기술 확보를 위해 각국의 기업 및 정부는 꾸준한 노력을 보이고 있다. STT-MRAM의 상용화가 현재 진행형이라면, 앞으로는 성능을 더욱 개선한 SOT-MRAM의 등장도 머지않았다. 따라서, MRAM은 차세대 메모리로서 입지를 더욱 굳히고 있다.