금성 같은 곳에서도 작동 가능한 데이터 저장장치

극한 환경에서 전자기기를 개발하려면 고온에서도 안정적으로 작동하는 SSD 같은 불휘발성 메모리 장치가 필요하다. 하지만 일반 불휘발성 메모리 장치는 대략 300도에 이르면 고장 난다. 펜실베이니아 대학 연구팀이 발표한 새로운 강유전체 다이오드를 기반으로 한 불휘발성 메모리 장치는 최고 600도까지 온도에서 작동 가능해 금성 같은 극한 환경에서 운용될 것으로 기대되고 있다.

연구팀이 개발한 건 강유전성 질화알루미늄스칸듐(AlScN)이라 불리는 물질을 사용한 다이오드다. 메모리 장치는 니켈과 플래티넘 전극 사이에 AlScN 다이오드가 끼워진 구조다. AlScN 다이오드층 두께는 45나노미터로 머리카락 두께 1,800분의 1 정도다.

연구팀에 따르면 물질의 두께가 너무 얇으면 활성이 높아져 성능 저하가 심해지고 너무 두꺼우면 강유전성이 사라지기 때문에 최적의 두께를 찾는 데 몇 개월이 걸렸다고 한다. 연구팀은 AlScN 결정 구조로 인해 원자간 결합이 안정적이고 강력해진다며 이는 내열성 뿐 아니라 높은 내구성을 의미한다면서 더 주목할 만한 점은 개발한 메모리 장치 설계와 특성으로 인해 전기적 상태를 빠르게 전환할 수 있다는 것이며 이는 데이터 고속 기록과 읽기에 필수적이라고 밝혔다.

연구팀에 따르면 AlScN 다이오드를 사용한 불휘발성 메모리 장치는 100만 회 데이터 읽기에 대응하고 6시간 이상 안정적인 온/오프 비율을 유지할 수 있다. 연구팀이 개발한 메모리 장치는 최고 600도에서 작동 가능하다. 예를 들어 지구보다 태양에 가까운 금성은 밤낮 기온이 460도라는 극한 환경이어서 기존 메모리 장치를 탑재한 기기는 제대로 작동하지 않을 수 있다. 하지만 이 AlScN 다이오드 기반 메모리 장치라면 문제없이 작동할 것으로 기대된다.

연구팀은 개발한 메모리 장치가 지구 심부 굴착에서 우주 탐사에 이르기까지 다른 전자기기나 메모리 장치로는 대응할 수 없는 고급 컴퓨팅을 실현할 가능성이 있다며 이는 단순한 장치 개선을 넘어 과학기술의 새로운 지평을 열게 될 것이라고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.