차세대 메모리(PRAM/FRAM/MRAM)에 대해서 설명해 보세요.

[차세대 메모리(next-generation memory)]

데이터의 비휘발성, 빠른 처리 속도, 데이터의 무작위적 접근, 최소 전력 소비, 초소형, 안전성, 저렴한 가격 등 요구되는 장점들을 고루 갖춘 이상적인 메모리이다. 현재 연구되고 있는 차세대 메모리들은 반도체 메모리가 주축을 이루며, 기본 단위인 셀을 구조나 물질에 따라 FeRAM(Ferroelectric RAM: 강유전체 램), MRAM(Magnetic RAM: 강자성 램), PRAM(Phase Change RAM: 상변화 램), ReRAM(Resistance RAM: 저항 램), PoRAM(Polymer RAM: 폴리머 램), NFGM(Nano Floating Gate Memory: 나노튜브 램), 홀로그래픽 메모리, 분자 전자 소자, 모듈러 메모리 등으로 구분된다.

PRAM(Phase Change RAM): 특정 합금(GeSbTe 등)의 상변화(결정질↔비정질)에 의한 저항 차이로 데이터를 저장한다. 비휘발성, 고속 동작, 고집적화가 장점이며 쓰기 횟수 제한이 단점이다.

FRAM(Ferroelectric RAM): 강유전체의 분극 특성을 이용하여 데이터를 저장한다. 비휘발성, 고속 동작, 저전력이 장점이며 내구성이 취약한 것이 단점이다. IoT·스마트카드 등 소량 양산 중이다.

MRAM(Magnetic RAM): 전극의 자화 방향을 이용하여 데이터를 저장한다. 비휘발성, 고속, 우수한 내구성이 장점이며 상대적으로 고비용인 것이 단점이다.

[최신 양산 현황]

MRAM 분야에서는 STT-MRAM(Spin-Transfer Torque MRAM)이 가장 큰 진전을 보이고 있다. 삼성전자는 2019년 28nm eST-MRAM을 양산하였으며, SRAM 캐시를 대체할 수 있는 가능성을 보여주었다. GlobalFoundries도 22nm MRAM 공정을 고객사에 제공하고 있으며, 차세대 MCU와 AI 추론 칩에서 정전 시에도 상태를 보존하는 Persistent Cache 구현 연구가 활발히 진행 중이다. ReRAM(Resistance RAM)은 HfO₂ 기반의 전도성 필라멘트 형성·소멸로 저항 변화를 이용하며, TSMC와 Crossbar가 IoT·MCU용 내장(embedded) 비휘발성 메모리로 적용하고 있다.