비휘발성 메모리 MRAM은 고속 읽기/쓰기 동작과 뛰어난 쓰기 내구성 등의 특징을 갖고 있어 저전력 소모로 정보 처리 측면에서 주목받고 있습니다 현재 주류 MRAM 제품은 전류 구동 MRAM(STT-MRAM)입니다 반면, 바카라 커뮤니티 단계에 있는 전압 구동형 MRAM(VC-MRAM)은 STT-MRAM에 비해 전력 소모가 적어 차세대 비휘발성 메모리로 기대된다 5nm 기술 노드 이상을 위한 MRAM 스케일링과 고속 메모리 SRAM과 동등한 전력 소비는 Society 50 및 post-5G 기술을 실현하는 열쇠입니다 MTJ 소자의 초고집적화와 관련된 성능 변동 증가 및 성능 부족 등의 문제로 인해 현재 MRAM 기술에서 확장성 및 전력 효율성을 달성하는 것이 과제입니다

AIST 바카라 커뮤니티원들은 실리콘 LSI에 비휘발성 메모리 MRAM용 단결정 메모리 요소를 통합하는 제조 공정 기술을 개발했습니다

비휘발성 메모리 MRAM은 자기 터널 접합(MTJ), 비트 선택기로 사용되는 반도체 트랜지스터(CMOS), 금속 상호 연결 등으로 구성된 기록 비트로 구성됩니다 이 메모리는 다결정 금속 와이어에 산화 마그네슘(MgO) 터널 장벽이 있는 다결정 MTJ를 직접 증착하여 제작됩니다 그러나 MRAM은 성능 변화의 증가와 다결정 MTJ 소자의 재료 특성 부족으로 인해 이러한 기존 기술로는 스케일링 한계에 도달할 것으로 예상됩니다 따라서 단결정 MTJ에 대한 신소재와 집적 기술이 적용된 단결정 MTJ는 확장성을 확장하기 위한 솔루션으로 주목받고 있다

본 바카라 커뮤니티에서는 스피넬산화물 MgAl을 이용한 단결정 MTJ박막 제조에 최초로 성공하였습니다₂O₄직경 300mm 실리콘 웨이퍼에서 MgO를 대체할 새로운 소재입니다 또한, 최초로 다이렉트 웨이퍼 본딩을 기반으로 한 3D 통합 기술을 통해 단결정 MTJ 소자가 MRAM용 실리콘 LSI에 성공적으로 통합되었습니다 이 기술은 현재 주류인 비휘발성 메모리 STT-MRAM의 초고집적화에 기여할 것이며, 양자컴퓨터용 초전도 큐비트와 고성능, 저소비전력을 갖춘 VC-MRAM에도 기여할 것입니다