도시바(Toshiba)에서 고성능 프로세서용으로 1Mb 클래스의 새로운 방식 자성체 메모리 STT-MRAM 메모리 회로를 개발했다고 밝혔다.
새로 개발된 STT-MRAM 회로는 고성능 프로세서의 캐시 메모리에 채용해 기존과 같은 속도에서 프로세서 소비 전력을 60% 줄일 수 있는 것으로 알려졌으며, 도시바와 국내 SK하이닉스가 공동 개발하고 있는 MRAM과는 다른 것이라고 한다.
메모리 내부의 누설 전류 문제를 해결하기 위해 현재 사용되는 휘발성 메모리를 비휘발성 메모리로 바꾸기 위한 연구가 진행되고 있는 가운데, 도시바는 이전부터 STT-MRAM을 개발해 별도 소자 수준에서 프로세서 캐시 메모리에 필요한 고속 동작 및 저전력화를 실현했다.
그러나 캐시 메모리에 필요한 Mb 클래스의 대규모 메모리 회로에 고속 동작을 위한 설계를 적용할 경우 회로에 누설 전류가 발생하게 되고, 누설 전류를 없애려면 동작 속도가 느려지는 문제가 있다. 또 메모리 소자의 공정 편차로 인해 읽기 오류 발생 가능성이 높다는 2가지 문제가 있었다.
도시바는 MRAM 단체 소자인 MTJ를 2개 사용한 듀얼 셀 형식의 메모리 회로 설계를 채용해 누설 전류 경로를 없애면서 MTJ의 저항이 보완되도록 하고, 오류 판독시 MTJ를 1개씩 읽어내는 새로운 오류 정정 매커니즘을 추가해 STT-MRAM의 누설 전류와 오류 문제를 해결했다고 설명했다.
새로운 방식의 자성체 메모리 STT-MRAM 메모리 회로를 프로세서 시뮬레이터를 이용해 계산하면, 하이엔드 멀티코어 프로세서의 대용량 캐시 메모리에 적용했을 때 기존 프로세서에서 성능 저하가 발생하지 않고 소비전력을 60% 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 이는 전력 성능이 기존보다 약 2.5배 증가하게 되며 SRAM을 제외한 모든 캐시 메모리 중에서 세계 최고의 전력 성능을 실현했다는 뜻이다.
도시바는 지금까지 개발한 신형 자성체 메모리 소자와 회로를 한층 더 향상시켜 2015년까지 전력 소비를 1/10로 줄일 수 있는 비 캐시 메모리 기술의 개발을 목표로 한다고 밝혔다.
이 기술의 자세한 내용은 오는 12일 미국 하와이에서 개최되는 VLSI 심포지엄에서 발표될 예정이다.
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