Semiconductor Materials & Devices Labortary


MRAM (Magnetic Random Access Memory)

메모리는 소비전력이 작은 비휘발성의 특성과 고속 재기록이 가능하여야 한다.그러나 비휘발성인 동시에 무제한으로 고속 재기록이 가능한 메모리는 아직 세상에 존재하지 않는다. 그것을 가능하게 할 것으로 기대되는 메모리가 MRAM이다. MRAM은 원리적으로 저전압 구동이고 고속 재기록이 가능하며 회수에 관계 없이 데이터를 읽고 쓸 수 있는 장점이 있다. MRAM에서는 MTJ (Magnetic Tunnel junction)을 구성하는 2개의 강자성층의 자화가 서로 평행인가 반평행인가에 따라 저항이 달라지기 때문에 그것에 의해 ‘1’, ‘0’이 결정된다. 자화의 방향은 외력이 없이는 변하지 않으므로 전원을 끊더라도 정보는 무한이 유지 보전되어 비휘발성 특성을 보이게 된다.

  • MTJ의 특성 개선을 위한 신 자성 재료 물질 연구
  • E-field를 이용한 MTJ의 저전력 스위칭 연구

Research about new magnetic materials

Approach : Materials with high PMA and spin polarization at EF→CoZr

PMA with interfacial anisotropy :

CoZr/Pt multilayers

  • 자성터널접합의 정보저장층으로 사용되는 자유층을 위한 신 자성 재료 개발 및 특성 분석
  • 높은 polarization 특성과 열적 안정성을 갖는 자성물질 개발하여 TMR 및 전류밀도 특성 확보 → 양산 가능성 검증
  • 재료 이외에도 구조적인 개발을 통한 자성특성 개선

Research about new magnetic materials

Approach : Low current switching with surface magnetoelectric effect (SME)F→CoZr

MTJ having inplane easy axis

CoFeB/MgO/CoFeB MTJs

  • Surface magnetoelectric 효과를 이용한 MTJ의 저전력 스위칭 연구
  • MTJ의 구조(자성층 두께, 셀 크기, 셀 종횡비)에 따른 surface magnetoelectric 특성 연구

Programmable non-volatile spin logic device

  • STT-MTJ 기반으로 하는 non-volatile Boolean logic function 구현
  • Current input에 의한 program 구현 가능한 logic circuit design 및 분석
  • Integration architecture를 위한 circuit simulation modeling 기법 개발

Neuromorphic approach using memristive MTJ device

  • Memristor (Memory + Resistor) 기반 analog circuit을 통해 neuromorphic computing 연구
  • Artificial synapse 및 neuron 신호 구현을 위한 memristor로서 MTJ의 특성 연구
  • MTJ + MOSFET hybrid 구조를 통한 artificial neural network (ANN) 설계 및 human learning mechanism 구현