삼성전자 초저전력 낸드 기술 세계 최초 규명, ‘네이처’ 게재

초저전력 낸드 기술 논문에 참여한 삼성전자 SAIT 연구진 [삼성전자 제공]

[헤럴드경제=박지영 기자] 삼성전자 연구진이 차세대 초저전력 낸드플래시 기술의 핵심 작용 원리를 세계 최초로 규명하며 글로벌 학술지 ‘네이처(Nature)’에 연구 결과를 게재했다. AI 시대에 접어들며 폭증하는 데이터를 저장·처리하기 위한 스토리지의 중요성이 커지는 가운데, 기존 구조가 가진 전력 소모의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 검증한 것이다.

27일 삼성전자에 따르면 SAIT(삼성종합기술원)와 반도체연구소 소속 연구진 34명이 공동 저자로 참여한 ‘초저전력 낸드플래시를 위한 강유전체 트랜지스터(Ferroelectric transistors for low-power NAND flash memory)’라는 제목으로 네이처지에 게재되는 쾌거를 이뤘다. 특히 이번 연구는 기술적 완성도와 혁신성을 인정받았을 뿐 아니라 순수 사내 연구 개발 성과라는 점에서도 의미가 크다.

최근 AI 기술 확장으로 데이터센터·모바일·엣지 디바이스 등 전 영역에서 더 높은 용량과 더 나은 에너지 효율을 갖춘 스토리지 요구가 커지고 있다. 그러나 기존 낸드플래시는 적층 단수를 늘려 용량을 키울수록 전력 소모가 증가하는 한계를 안고 있었다.

이 같은 난제를 해결하기 위해 삼성전자 종합기술원(SAIT)과 반도체연구소 연구진은 산화물 반도체의 고유 특성에 주목했다. 산화물 반도체는 문턱 전압 제어가 쉽지 않아 고성능 소자에서는 약점으로 꼽혀 왔다.

하지만 연구진은 이 ‘약점’이 강유전체 기반 낸드플래시 구조에서는 오히려 전력 소모를 극적으로 줄이는 핵심 요소로 작용할 수 있음을 밝혀냈다. 연구 결과, 기존 대비 전력 소모를 최대 96% 절감할 수 있는 가능성을 확인했다.

이 기술이 상용화 되면 대규모 AI 데이터센터부터 모바일·엣지 AI 시스템까지 다양한 분야에서 전력 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다. 전력 소모가 감소하면 데이터센터 운영 비용 절감에 기여할 수 있으며, 모바일 기기에서는 배터리 사용 시간을 늘리는 효과를 기대할 수 있다.

연구의 제1저자인 유시정 삼성전자 SAIT 연구원은 “AI 시대에 스토리지의 역할이 점점 커지고 있는 만큼, 후속 연구를 통해 상용화를 적극 추진하겠다”고 말했다.