[단독]삼성, 게임체인저 ‘M램’ 14nm 공개…“수율 90% 이상 달성”

반도체학회 'VLSI 심포지엄'서 발표
D램·낸드플래시보다 생산단가 낮아
데이터처리 속도↑…新 메모리 각광
비휘발성 특성·뛰어난 전력 효율 장점
차세대 메모리 확대·경쟁력 강화 전망

삼성전자가 메모리 반도체 차세대 게임체인저로 불리는 'M램(eMRAM·내장형 마그네틱 랜덤 엑세스 메모리)'의 14nm(나노미터·1㎚는 10억분의 1m)급을 공개했다. M램은 D램과 낸드 플래시 메모리를 넘어선 차세대 신(新)메모리로 각광받는 반도체이다.

18일 업계에 따르면 삼성전자는 14nm 세대 핀펫(FinFET) 공정을 기반으로한 16Mb M램의 연구 성과를 이달 11~16일 일본에서 열린 세계 최고 권위 반도체학회 'VLSI 심포지엄 2023'에서 발표했다.

삼성전자가 개발한 M램은 작동 온도 범위(40도~125도)에서 90% 이상의 높은 수율을 달성하는 유의미한 성과를 냈다. 또한 HTOL(고온동작 수명시험), 내구성 등 다양한 성능을 검증하는 PKG(패키지) 테스트도 안전하게 통과했다. 향후 자동차용으로 공급을 대비해 160도의 고온에서 M램의 작동도 확인했다.

14nm급 M램을 제조 가능한 수준까지 발전시키면서 양산 단계에 한 발 더 가까워졌다는 분석이다.

자석을 이용해 정보를 저장하는 메모리반도체인 M램은 데이터처리 속도가 D램보다 10배 이상, 낸드플래시보다 1000배 이상 빠르지만 생산단가는 월등히 낮아 차세대 메모리 반도체로 각광받고 있다. D램과 낸드플래시의 단점을 극복한 '게임체인저'가 될 것이란 평가가 나온다.

이재용 삼성전자 회장도 지난 3월 R&D 조직 내에 M램 개발 담당직원들을 직접 만나 격려하기도 했다. 이 회장은 당시 M램을 개발하는 직원들에게 "차세대 메모리 하나인 M램이 추후 상용화에 성공하면 세상에 없던 일을 상용화하는 것"이라며 응원했다.

M램은 비휘발성 특성도 있어 전원이 꺼진 상태에서 저장된 데이터를 계속 유지해 대기 전력을 소모하지 않으며 데이터 기록시 필요한 동작 전압도 낮아 전력 효율이 뛰어나다. 인공지능(AI), 자동차, 사물인터넷(IoT) 등 새로운 응용처에 적합한 대체 메모리로 주목받고 있다.

2016년 삼성은 세계 최초로 28nm 기반 eMRAM을 개발했으며, 이후 2019년 '28nm FD-SOI(완전공핍형 실리콘 온 인슐레이터) 공정 기반 내장형 M램 솔루션 제품을 출하한 바 있다. 이번에 개발한 14nm 핀셋 공정 M램은 이전 대비 면적을 33% 줄이고 읽기시간을 2.6배 높인 것으로 알려졌다.

지난해에는 M램을 기반으로 한 AI반도체 기술인 '인-메모리' 컴퓨팅을 세계 최초로 구현하기도 했다. 인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터의 저장뿐 아니라 데이터의 연산까지 수행하는 칩 기술이다. 삼성전자 연구진은 M램 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩의 성능을 AI 계산에 응용해 숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도로 동작하는 것을 검증했다.

미국 시장조사업체 테크나비오에 따르면 M램 시장 규모는 2024년 9억5271만달러(약 1조3000억원) 규모로 성장할 것으로 전망된다. AI, 빅데이터, IoT 등 다양한 분야에 활용되기 시작하며 오는 2024년까지 연평균성장률도 39%에 달할 것으로 예상됐다. 업계 관계자는 "삼성전자가 M램 등 차세대 메모리를 지속 확대해 차별화된 경쟁력을 갖추고자 한다"고 말했다.