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절대자의 존재/물리학적 한계

플래시 메모리, 물리학적 한계로 위기?

by 베리베리 2008. 8. 26.
플래시 메모리 기술을 지지하는 사람들은 물리학의 법칙이 적용되지 않는다면 플래시 메모리가 세계를 지배하게 될 것이라고 말한다.

디지털 카메라와 MP3 플레이어의 안에 있는 플래시 메모리의 일종인 낸드 플래시가 경쟁에서 압도적인 우세를 보이고 있다고 샌디스크의 CEO인 엘리 하라리는 캘리포니아 주 산타클라라에서 열린 ‘플래시 메모리 서밋’에서 8일(미국시간) 말했다.

샌디스크 CEO 엘리 하라리 (제공: Sandisk)
낸드가 등장하면서 1인치 하드 드라이브는 퇴물이 되었다. 그 다음에 낸드 플래시는 1.8인치 하드 드라이브에 탑재되었으며 아마 더 큰 2.5인치 노트북 하드 드라이브에도 탑재될 것이라고 하라리는 말했다.

“그 다음 큰 시장은 비디오가 될 것이다. 내년쯤에는 더 많은 플래시 메모리를 사용하는 비디오 카메라와 비디오 카메라 폰이 나올 것으로 기대할 수 있다”고 그는 말했다. 내년에는 플래시 메모리 내장 노트북도 더 많이 나타나기 시작한다는 것이다.

또한 낸드 메모리는 5년~7년 정도 후에는 PC에서 사용하는 주 메모리인 DRAM을 대치하기 시작할 것이다. 성능이 빠르게 향상하고 있기 때문에 낸드 메모리는 2001년에는 DRAM에 비해 (메모리 비트 당 가격이) 더 비쌌지만 2007년에는 DRAM보다 상당히 더 저렴해졌다.

IBM이나 기타 회사들은 이미 낸드를 사용하는 솔리드 스테이트 서버를 개발하는 작업을 하고 있다.

하지만 나쁜 소식도 있다. 낸드 칩을 계속 발전시키기가 훨씬 더 어려워질 것이다.

하라리는 “낸드 개발 속도는 분명히 느려질 것이다. 근본적으로 실용성에 몇 가지 한계가 있으며, 물리학적으로도 몇 가지 근본적인 한계가 있다. 3세대나 4세대 제품이 나올 것이며, 기껏해야 5 세대가 최대일 것이다. 그 이상으로 발전하려면 다른 기술을 개발해야 한다”라고 말했다.

문제는 이 칩 내부의 다양한 서브 컴포넌트를 훨씬 더 축소시킬 수 없다는 점이다. 터널 산화물이라고 하는 한 레이어는 아마 약 80옹스트롬 크기로 축소시킬 수 있을 것이다. 다른 종류의 칩에서는 이 레이어를 12옹스트롬까지 축소시킬 수 있다.

데이터 손상은 또 하나의 문제이다. 플래시 메모리는 셀에 전자를 저장하는 방식으로 데이터를 기록한다. “32나노미터의 크기에서 30개 이상의 전자를 잃어버리면” 데이터 손상이 발생할 위험이 훨씬 더 커진다고 그는 말했다“30개의 전자는 많은 수처럼 들리지만 실제로는 아주 적은 수”라는 것이다.

32나노미터 칩의 등장은 아마 2010년 무렵이 될 것이다.

몇 년 더 있다가 20나노미터 세대의 칩이 나와야 비로소 전환이 이루어지기 시작할 것이다. 그 시점이 되면, 낸드 칩에 256기가비트의 데이터를 저장할 수 있을 것이며, 비트 당 비용은 현재의 10분의 1 정도가 될 것이다. 하지만 현재의 제조 기술 및 재료로는 그 이상 발전하기가 매우 어렵다.

어떤 대안이 있는가? 샌디스크는 3D 어레이에 트랜지스터 스택을 넣으려고 시도할 것이다. “땅이 비싸면 고층 빌딩을 짓기 마련”이라고 그는 말했다. 샌디스크는 몇 년 전에 3D 메모리칩을 발명한 매트릭스 반도체를 인수했다.

하지만 매트릭스의 칩은 다시 쓰기가 불가능하다. 즉 기존 데이터를 지우고 새 내용을 기록할 수가 없다. 그 문제를 해결하는 것이 이 회사의 연구의 초점이 될 것이다.

또한 제조사들은 각 셀에 더 많은 비트를 넣을 것이다. 바로 지금 가장 밀도가 높은 칩은 각 셀에 메모리 비트가 2개씩 있다. 셀 당 비트가 3개인 칩은 아마도 앞으로 2~3년 내에 나올 것이며, 그 후에는 비트가 4개인 칩이 나올 것이다. 현재까지는, 대부분의 제조사들이 셀당 비트가 3개인 메모리에 대해 많은 내용을 말하지 않았다.

다른 회사들도 페이즈 변경(phase change) 메모리나 기계식 액추에이터와 같은 것을 개발하는 중이다.

가격은 또 하나의 큰 문제가 될 것이다. 반도체 제조 라인을 구축하는 데 약 50억달러 정도의 비용이 들며 전세계 낸드 공장 용량의 거의 50%는 다음 2년 동안 교체되어야 한다고 하라리는 말했다. 그렇기 때문에 낸드 제조사들은 시설 건축에 많은 돈을 투자해야 한다.

새로운 반도체 제조 라인이 건축되면 효율성이 높은 제조업체의 경우 가격을 연간 30~45% 정도 감축할 수 있을 것이라고 그는 말했다. 불행하게도 지난 2년 동안 가격은 매년 60%씩 내려갔다.

“최선을 다해서 비용을 40% 절감한다 해도, 가격을 60%나 내릴 수는 없다”고 그는 말했다. 통합이 불가피해질 것이다.

물론 메모리 제조사들은 이전에 이런 문제를 극복하거나 최소한 연기했었다. 과거 2003년에 플래시 메모리 관련 업체의 경영자들은 이 산업계가 45나노미터 칩으로 곤경에서 벗어날 것이라고 말했는데, 45나노미터 칩은 비교적 가까운 미래에 나오게 될 것이다.

http://www.zdnet.co.kr/news/enterprise/etc/0,39031164,39160244,00.htm

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