꿈의 기억소자’라 불리우는 강유전체 메모리(FRAM) 소자 관련 기술의 국내 출원이 최근 주춤하고 있는 가운데, 외국인 출원은 오히려 증가세를 보이고 있으며, 특히 일본 기업의 국내 출원이 급격히 증가하고 있는 것으로 나타났다.

FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)소자는 강유전체 박막의 잔류 분극 현상을 이용해 정보를 저장하는 메모리로서, 전원이 차단되어도 데이터를 보존할 수 있는 비휘발성과 고속성, 고집적성을 유지할 수 있어, PRAM, MRAM 등과 함께 DRAM과 플레쉬 메모리의 뒤를 이을 차세대 메모리로 주목받고 있는 소자로, 차세대 반도체 메모리 중 가장 먼저 시장에 진입하여 현재까지도 가장 높은 출원 비율을 차지하고 있다.

특히 FRAM 소자는 동작전압이 낮아 전력소모가 적고 처리속도가 빠른 특성때문에 신용카드, 교통카드, 신분증 등에 활용되는 스마트 카드(IC 카드)용으로 주로 사용되고 있다.

특허청 관계자에 따르면, FRAM 소자 관련 국내 출원은 90년대 이후 꾸준히 증가하여 2000년 이후 2003년까지 매년 200여건 이상의 출원을 유지해왔으나, 2004년 128건 , 2005년 116건으로 감소하였다고 밝혔다.

내·외국인별 출원 비율을 보면 내국인은 2000년 132건(65.7%)에서 2005년 44건(32.9%)로 감소하였으나, 외국인은 2000년 69건(34.3%)에서 2005년 72건(62.1%)으로 지속적으로 증가하고 있으며, 외국인의 출원중 특히 일본의 출원이 주류를 이루고 있는 것으로 나타났다.

2005년 기준, 주요 출원인별 출원 추이를 보면, 국내의 삼성전자가 전체의 19.5%를 차지하고 있고, 그 뒤를 이어 일본의 후지쯔가 18.6%, 국내의 하이닉스가 11%를 차지하고 있으며, 최근 외국인의 출원이 크게 증가하고 있는 가운데서도 삼성전자가 1위를 차지하고 있는 것으로 나타났다.

강유전체 메모리 관련 자료

1. 차세대 메모리

차세대 메모리란 DRAM이 가지는 고집적 특성 및 고속성과 Flash memory의 비휘발성 특성을 고루 갖고 있어, 향후 모든 종류의 메모리를 대체할 것으로 예상되는 메모리

반도체 내부의 기본 단위인 셀을 구성하는 물질에 따라 FRAM, PRAM, MRAM 등이 있음.

이 가운데 가장 빠르게 반도체 시장에 진입한 것은 FRAM이지만 기술 진척도 및 시장 가능성면에서 PRAM을 가장 높게 보고 있음

2. 강유전체 메모리(FRAM, Ferroelectric Random Access Memory)

□ 특 징

강유전체 박막의 잔류분극 현상을 이용해 정보를 저장하는 메모리

캐패시터(Capacitor)에 PZT, SBT, BLT 등의 강유전체 재료를 사용하며 D램과 거의 동일한 구조와 동작 원리를 갖고 있음

고집적화가 가능하며, 정보의 쓰기, 소거가 고속이고, 기억이 비휘발성이며, 쓰기 횟수에 제한이 없고, 낮은 동작 전압으로 인해 소비전력이 작은 등의 뛰어난 동작 특성을 가지고 있음

PRAM, MRAM 등과 함께 휘발성인 D램의 한계와, 동작속도가 느린 플래시 메모리의 한계를 모두 극복할 수 있는 차세대 메모리 중 하나로 주목 받고 있음

□ 동작 원리

강유전체란 전압을 가함으로써 물질 내의 자발분극의 방향을 자유롭게 변화시키고, 전압을 가하지 않아도 그 분극방향을 지속시킬 수 있는 유전체

강유전체에 전계를 가하면 재료의 특성상 분극현상이 나타나며 외부전계를 제거하여도 강유전체에는 분극이 잔류

잔류 분극은 가해진 전계의 방향에 따라 그 방향이 달라지는데 이 잔류분극 현상을 이용하여 이진정보를 기억하고 읽어냄

3. 용어 해설

PRAM(Phase-change Random Access Memory, 상변화 메모리) : 특정 물질의 상(相) 변화를 판단해 데이터를 저장하는 메모리

MRAM(Magnetic Random Access Memory, 강자성 메모리) : 강자성체의 자화상태에 따른 MTJ 박막의 저항 변화를 이용하여 데이터를 저장하는 메모리

DRAM(Dynamic Random Access Memory) : 컴퓨터의 기억장치로 주로 사용되는 메모리로, 전하를 이용하여 데이터를 저장하며, 고집적성, 고속성을 특징으로 하나, 전원이 끊어지면 저장된 자료가 소멸되는 휘발성 메모리

휘 발 성 메 모 리 : 전원이 끊어지면 정보가 지워지는 메모리, DRAM, SRAM 등이 있음

비휘발성 메모리 : 전원의 공급이 없어도 저장된 정보가 지워지지 않는 메모리, 휴대폰 등에 사용하는 Flash 메모리와 하드디스크 등이 있음

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