MRAM(Magnetic Random Access Memory)은 빠른 속도, 대용량, 고집적화가 가능한 메모리이다. 세계 각국의 기업들은 MRAM 개발에 박차를 가하고 있으며 이미 상용화가 진행 중이다. 그 뿐만 아니라 정부 차원에서의 투자도 적극적으로 추진 중이다.
MRAM(Magnetic Random Access Memory)은 빠른 속도, 대용량, 고집적화가 가능한 메모리이다. 세계 각국의 기업들은 MRAM 개발에 박차를 가하고 있으며 이미 상용화가 진행 중이다. 그 뿐만 아니라 정부 차원에서의 투자도 적극적으로 추진 중이다.
- 국내 부문 -
삼성전자는 2019년 28나노 FD-SOI 공정 기반 eMRAM 솔루션 제품을 출하했다고 발표하였다. 기존 플래시 메모리보다 1000배 빠른 쓰기 속도를 구현하였으며 올해 안에 1Gb eMRAM 테스트칩 양산 예정이다. 이 뿐만 아니라 MRAM의 원천특허를 보유한 미국의 그란디스(Grandis)를 2011년 인수하였으며 원천기술을 보유한 IBM과 협동연구를 진행 중이다.
▲MRAM에 활용된 Planar, FinFET구조(자료=삼성전자)
SK 하이닉스와 도시바는 업무 협약 체결 후 2016년 IEDM(International Electron Devices Meeting)에서 4Gbit Density STT-MRAM을 소개하였다. 이와 더불어 SK 하이닉스는 2018년엔 4조원의 거금을 들여서 도시바 메모리 부문을 인수하며 차세대 메모리 개발에 박차를 가하고 있다.
- 해외 부문 -
EETimes에 따르면 Intel은 2019년 국제고체회로학회(ISSCC)에서 22나노급 FinFET 공정 기반 Embedded 용 STT-MRAM 관련 기술 세부 사항을 밝힌 바 있다. Intel의 엔지니어 Ligiong Wei은 에러 검출 및 제어용 Bit가 추가적으로 필요하나 이는 칩 사이즈와 소모 전력의 증가를 야기하기 때문에 개선 과정 중에 있다고 발표했다.
▲22nm급 FinFET STT-MRAM(자료=Intel)
2018년, IBM은 MRAM 전문 업체 에버스핀(Everspin)과 함께 STT-MRAM을 활용한 19TB용량의 SSD인 IBM FlashCore®를 선보였다. 기존의 메모리는 휘발성이었으므로 외부 전원에 의존해야 했으며 FPGA-based Design의 높은 전력 소비는 골칫거리였다. 하지만 STT-MRAM을 활용함으로써 앞선 문제점을 개선하였다고 밝혔다.
▲STT-MRAM 양산 칩(자료=Everspin)
2018년 IEDM에서 글로벌 파운드리(Global Foundries)는, 차세대 메모리용 IP 솔루션을 제공하는 이바더리스(eVaderis)사와 협력하여 자동차용 eMRAM을 개발하였으며 G1 수준의 신뢰성 규격을 확보해둔 상태라고 발표했다. 이바더리스의 초저전력 MCU Reference Design 기술과 융합하여 22나노급 FD-SOI 기술을 사용한 22FDX®은 웨어러블 기기 등 IoT 제품에 적용될 것이라 밝혔다.
ARM의 경우, 2019년 Tech Symposia에서 미국의 스핀 메모리(Spin Memory)사와 협력하여 MRAM Complier를 광범위하게 제공하고 있다고 밝혔다. 이미 2019년도엔 eFlash 메모리를 eMRAM으로 대체하는 중에 있으며 삼성의 28nm급 FD-SOI기반 MRAM 프로세스에도 제공한 바 있다고 하였다. 또한, 2020년엔 IoT, Edge AI용 제품을 공급, 그 이후엔 SRAM을 대체할 예정이라고 하였다.
TSMC는 저전력을 핵심으로 한 22나노급 ULL(Ultra-Low Leakage) Embedded MRAM를 개발 중에 있으며, 2018년에는 솔리드 스테이트 기술 협회(JEDEC)의 반도체 소자 표준 중 168시간의 고온 동작(HTOL) 조건을 충족했다고 발표했다. eMRAM은 MCU, IoT, 웨어러블기기 등에서 eFlash를 대체할 수 있을 것으로 전망했다
▲ Embedded MRAM 개발을 위한 협력 관계(자료= Yole Développement)
- 정부 차원 -
MRAM 개발을 위한 노력은 각국 기업 뿐 아니라 정부 차원에서도 진행되고 있다. 우리나라의 경우, 지식경제부(현 산업통상자원부)는 2009년 삼성전자, SK하이닉스와 공동으로 한양대학교 퓨전기술센터 내에 ‘차세대 메모리 산학연 공동연구센터’를 개소하였다. 2015년 기준 STT-MRAM 시장은 530억 달러에 이를 것으로 전망했으며 이 가운데 45%를 차지할 목표를 세운 바 있다.
또한, 일본 정부는 성장 로드맵 ‘Society 5.0’을 선포하고 ‘Super Smart Society’에 초점을 맞추고 있다. 이에 2019년, 도호쿠(Tohoku) 대학은 CIES(Center for Innovative Integrated Electronics System)에 ‘Power Spin Incorporated’를 설립했다. STT-MRAM의 성능 및 집적도 향상에 집중할 뿐 아니라 STT-MRAM을 사용한 IoT 디바이스와 AI 칩 개발에도 힘쓰고 있다
▲ Power Spin Incorporated(자료=Tohoku University)