700도 '극한 고온'서 작동하는 메모리 칩 나왔다

끓는 용암과 같은 극한의 고온에서도 견딜 수 있는 메모리 칩이 개발돼 주목받고 있다. 미국 서던캘리포니아대학교(USC) 연구진이 섭씨 700도 고온에서도 안정적으로 작동하는 메모리 칩 시제품을 개발했다고 IT 매체 기즈모도가 13일(현지시간) 보도했다. 연구진은 국제학술지 '사이언스'를 통해 이 기술을 공개했다. 보도에 따르면 연구진은 700도가 실험 장비 최대 허용 온도였던 만큼, 실제 작동 가능 온도는 이보다 더 높을 수 있다고 설명했다. 이번 연구를 이끈 조슈아 양 교수는 “현재까지 시연된 것 중 가장 뛰어난 고온 메모리”라면서 "혁명이라 부를 수 있다"고 평가했다. 해당 칩은 '멤리스터(memristor)'로 불리는 전기 소자로, 데이터 저장과 연산을 동시에 수행할 수 있다. 구조는 상단의 텅스텐, 중간의 하프늄 산화물 세라믹, 하단의 그래핀으로 구성된 초소형 샌드위치 형태다. 텅스텐은 약 3422도의 높은 녹는점을 지닌 금속이며, 그래핀은 탄소 원자 한 층으로 이루어진 물질로 극한의 열에서도 안정적인 특성을 유지한다. 연구팀은 이러한 소재 특성을 바탕으로 단 1.5볼트의 저전력으로도 섭씨 560도 환경에서 50시간 이상 안정적으로 데이터를 처리할 수 있는 칩을 구현했다고 밝혔다. 이 과정에서 칩은 외부 보정 없이도 10억 회 이상의 스위칭 사이클을 견뎌냈다. 기존 반도체 칩이 고온에서 손상되는 주된 이유는 열로 인해 샌드위치 구조의 최상층이 최하층에 달라붙으며 단락이 발생하기 때문이다. 그러나 이번 설계에서는 그래핀과 텅스텐이 서로 잘 결합하지 않는 화학적 특성을 활용해 이러한 문제를 근본적으로 방지했다는 것이 연구진의 설명이다. 연구진은 이 기술이 다양한 극한 환경 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 고온 환경의 금성 탐사용 우주선, 지구 심층 시추 프로젝트, 핵 및 핵융합 에너지 시스템 등에 적용 가능성이 제기된다. 실제로 금성은 극단적인 고온으로 인해 대부분의 탐사 장비가 정상적으로 작동하지 못하는 환경으로 알려져 있다. 다만 연구진은 해당 기술이 실제 산업에 적용되기까지는 시간이 필요하다고 강조했다. 현재 시제품은 연구실에서 수작업으로 제작된 단계로, 대량 생산 및 시스템 통합을 위한 추가 연구가 요구된다. 그럼에도 불구하고, 비교적 일반적인 반도체 소재를 활용했다는 점에서 향후 확장 가능성은 충분하다는 평가다.