PCRAM은 물질의 상(Phase)변화를 이용한 메모리이다. 현재로서는 개선해야 할 부분들이 다수 존재하지만 여러 기업 및 정부를 필두로 빠르게 기술 개발에 나서고 있다. 수용해야 하는 데이터의 양이 폭발적으로 증가하는 추세에 맞춰, PCRAM은 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 맡을 예정이다.

 

- 요구되는 기술 -

PCRAM 설계 및 생산에 있어서 주요 이슈들은 다음과 같다.

- GST를 구성하는 소재들의 Etch Rate의 차이로 인해 Sidewall이 데미지를
　입거나 Bowing(안쪽으로 휘는) 현상 발생

- High Aspect Ratio 구조와 산화막에 영향을 주지 않고 Etching 잔여물 제거

- Cell이 집적화됨에 따라 GST면적은 감소, 그에 반해 손상 면적은 감소되지
　않으므로 전체 면적 대비 손상 비율은 증가

- 정상 GST 면적 확보 불가시 시그널의 신뢰도가 감소

- 30nm급 이하일 경우 Cell 간섭현상 발생, 열화로 인해 데이터 보존 능력 감소

- GST 소재가 열에 의해 녹은 상태에서 전압이 가해지면 원자 이동이 발생하여
　Void(빈 공간)가 생기는 현상

DRAM과 생산 과정이 유사할지라도 위와 같은 문제점을 내포한 상태로는 여전히 일정 수준 이하로의 집적화는 쉽지 않다. 현재도 해당 이슈에 대해서 각 기업 및 정부들은 꾸준히 연구 개발을 통해서 극복하고자 하는 의지를 보이고 있다. 하지만 아직 양산화까지는 좀 더 시간이 필요하다.

▲ GST에 Void 결함이 생기는 과정(자료=성균관대학교 IEM Lab, NPG Asia Materials 게재)


- 적용분야 -

PCRAM은 웨어러블 기기, 모바일, AI, IoT 등 다양한 용도로 사용될 예정이다. 고온의 환경에서도 동작할 수 있다는 장점 때문에 Embedded 메모리로서 ePCM은 차량의 MCU(Micro Controller Unit)로도 적극적으로 활용될 예정이다.

또한, ReRAM과 함께, 서버용 DRAM과 저장장치(SSD/HDD)에 사용되는 플래시 메모리의 일부를 대체하여 동작 속도와 전력 소모를 모두 개선할 SCM(Storage Class Memory)로 사용될 것이다.

더불어 빅 데이터와 같은 고성능 처리 지원이 필요한 인메모리(In-memory) 컴퓨팅 기술의 핵심으로 주목 받고 있다.

- 시장 전망 -

PCRAM 시장은 단독(Stand-alone) 메모리로서 강세를 보일 것으로 예상된다. 단독 메모리는 임베디드 방식처럼 CPU와 결합되는 것이 아니라, 오로지 메모리를 위해서 설계 및 제작되는 방식을 말한다. 특히, 30nm 이하 수준의 사이즈가 양산이 가능한 시점부터 PCRAM 시장은 급상승을 이어나갈 것으로 전망되고 있다.

▲ 차세대 메모리 시장 동향(자료=Yole Développement)

프랑스의 마켓 리서치 회사인 욜 디벨롭먼트(Yole Développement)는 2023년엔 2018년의 약 20배 수준의 메모리 시장 성장을 예상하고 있다.