차세대 메모리 소자인 스핀 메모리 소자에 관한 새로운 원리가 국내 연구진에 의해 제시됐다.
한국과학기술연구원(KIST)은 24일 스핀융합연구단 김경환 박사팀이 스스로 스핀 방향을 바꾸는 나노 자석 원리를 제시했다고 밝혔다.
기존 메모리 소자들은 RAM처럼 빠르게 정보를 읽고 쓰는 휘발성 메모리와 하드디스크(HDD)처럼 전력을 차단해도 정보가 유지되는 비휘발성 메모리로 나뉜다. 최근 학계 및 업계는 전력을 차단해도 정보가 유지되고, 빠른속도도 갖고 있는 차세대 메모리 개발에 몰두하고 있다.
이중 스핀 메모리 소자는 작은 나노 자석의 N극과 S극 방향으로 0과 1의 정보를 저장하는 소자다. 스핀은 더 이상 자를 수 없는 자석의 기본 단위다.
스핀 메모리 소자는 그동안 외부에서 스핀을 주입해 나노 자석의 방향을 제어해 왔다. 그러나 외부 스핀을 생성·주입하는 효율이 좋지 않고 전력 소모가 심해 상용화에 어려움이 있었다.
이에 김 박사 연구팀은 자성체 내 스핀 전도 현상을 기술하는 스핀 확산 방정식을 개발해 이론 체계를 확립한 결과 전류에 의해 형성된 스핀이 외부로 발산될 때 외부에서 주입해주던 스핀과 부호만 반대고 나머지는 같은 효과를 준다는 사실을 확인했다.
또 외부 스핀 주입 없이도 나노 자석 스스로 N극과 S극의 방향을 제어하고, 기존 스핀 소자보다 최대 60%가량 전력 소모를 감소시킬 수 있음을 규명했다.
김경환 박사는 “자성체 내에서의 스핀 전도 현상에 대한 학술적인 기초를 제공했을 뿐 아니라, 새로운 패러다임을 통해 차세대 스핀 소자 구현에 가장 큰 걸림돌이었던 전력 소모, 생산 수율 등의 최적화 문제 해결에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 말했다.
