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vol.133
2019년 04월호
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해외연구단신_플래시 메모리의 미래, 가돌리늄

KIMS 해외단신 39호

플래시 메모리의 미래, 가돌리늄
Glorious Gadolinium Gives Flash Memory a Future


    merican Institute of Physics가 발행하는 Applied Physics Letters에 희토류 가돌리늄(gadolinium)을 이용하여 새로운 논리를 제시한 대만 Chang Gung University 과학자에 따르면 미래의 플래시 메모리는 나노 크리스탈 소재를 사용해 기본 디자인을 바꾸지 않고도 더욱 빠른 속도로 더 많은 양의 데이터를 보존할 수 있게 된다.

    오늘날 휴대 전자기기에 없어서는 안 될 기존의 플래시 메모리가 고속을 추구하게 되면서 floating-gate 구조가 계속적으로 움츠러들어 성능이 향상되기가 힘들뿐만 아니라 대용량을 저장할 수 있는 저장 능력도 저하될 것이라는 점은 반도체 산업계에서 이미 잘 알려진 사실이다. 이러한 상황은 세계의 많은 학자들이 새로운 디자인의 대체 메모리를 연구하도록 만들었다. 하지만 이들 연구 중 산업계에서 가장 주목하고 있는 연구는 기존의 floating-gate 디자인을 거의 변화시키지 않으면서 그 성능을 향상시키는 것이다.

    대만 Taoyuan, Chang Gung University, Chao-sung Lai 박사 연구그룹은 바로 그러한 것을 연구해 좋은 결과를 얻었다. 그들은 산화 가돌리늄-이미 다른 마이크로전자공학 분야에서 응용되고 있는 저비용의 희토류 혼합물-로 만들어진 floating gate가 미래 플래시 메모리를 소형, 고속, 고성능으로 만드는 쓰기/지우기 속도와 데이터 유지 성능을 보유하고 있다는 사실을 증명했다.

    Lai박사는 “이 메모리의 저압(low-voltage)과 저역률 운전(low-power operation)은 미래 스마트폰과 다른 통신 분야 응용을 위해 꼭 필요한 매력적인 성능이다.”고 말했다.

    Chnag Gung University 연구팀은 이 분야 연구에서 성공할 수 있는 두 가지 중요한 통찰력을 가지고 있었다. 작년에 그들은 결정화된 무정형 산화 가돌리늄이 모이면 미래 floating-gate 플래시 메모리에 필요한 전기적 성능을 가지게 된다는 사실을 발견했다. 그들은 무정형의 형틀 안에 산화 가돌리늄 나노크리스탈을 생성한 후, 그것을 재료의 성능을 높여주는 플루오르를 포함한 플라즈마에 노출시켰다. 그들이 사용한 모든 소재와 공정이 반도체 산업계에서 이미 잘 알려져 있기에 Lai박사는 이 디자인이 결국 상용화 될 것으로 전망하고 있다.
    이 연구는 National Science Council과 Chang Gung University가 지원했다.

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/08/100824171626.htm

원문
    Future flash memory could be faster and store more data without changing its basic design by using a clever nanocrystal material proposed by scientists at Taiwan's Chang Gung University, who describe a new logical element made with the rare earth material gadolinium in the journal Applied Physics Letters , which is published by the American Institute of Physics.

   It's well known in the semiconductor industry that conventional flash memory -- an essential element of mobile electronics today -- cannot improve much more because continued shrinking of its floating gate structure in the pursuit of faster performance and higher data storage capacity will soon degrade its ability to retain its memory. The situation has stimulated a wide range of research worldwide into dozens of alternative memory designs, but most attractive to industry would be one that requires the least modification to the existing floating-gate design.

   A research group headed by Chao-Sung Lai at Chang Gung University in Taoyuan, Taiwan, has done just that. They have demonstrated that a cleverly modified floating gate made of gadolinium oxide -- an inexpensive rare-earth compound already used in other microelectronic applications -- has the write/erase speed and data retention properties that will enable smaller, faster and higher-capacity flash memories in the future.

   "The low-voltage and low-power operation of this memory should make it especially attractive for future smartphones and other telecommunications applications," said Dr. Lai.

   The Chang Gung researchers made two key insights that enabled their success. Last year, they realized that taken together, crystallized and amorphous gadolinium oxide had electrical properties that were close to those needed for future floating-gate flash memories. After creating gadolinium oxide nanocrystals within a matrix of its amorphous form, they then exposed it to a fluorine-containing plasma, which boosted the materials' properties to the desired level. Since all of the materials and processes they used are well-known in the semiconductor industry, Dr. Lai is optimistic that this design will ultimately be commercially successful.

   This work was supported by the National Science Council and Chang Gung University.

   The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by American Institute of Physics, via EurekAlert!, a service of AAAS.

   Journal Reference:
   Jer-Chyi Wang, Chih-Ting Lin, Chao Sung Lai and Jui-Lin Hsu. Nano-Structure Band Engineering of Gadolinium Oxide Nanocrystal Memory by CF4 plasma Treatment. Applied Physics Letters, Volume 97 / Issue 2 DOI: 10.1063/1.3462929

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/08/100824171626.htm
 
출처) ScienceDaily 2010년 8월 24일자 기사 발췌, 번역
문의) 재료연구소 정책홍보실 이수아 (leesooa@kims.re.kr)