DRAM이란? DRAM에 대한 기본 지식!

DRAM은 메모리 반도체의 하나로 NAND Flash의 가격 하락에도 강세가 지속되고 있습니다.

앞으로도 반도체 투자는 DRAM 중심으로 진행될 예정입니다. 빅데이터의 저장보다는 처리를 위해 메모리가 중요해지고 서버에 탑재되는 DRAM 용량이 증가하면서 DRAM 수요가 급증하고 있습니다. 또한 4차 산업에 맞게 AI 역시도 DRAM의 큰 수요처가 되고 있습니다.

메모리 반도체와 반도체 슈퍼사이클을 이끌고 있는 DRAM은 과연 무엇일까요?

 

 

DRAM 이란?

DRAM(Dynamic random access memory)은 RAM의 한 종류로 저장된 데이터가 시간과 전원의 끊김에 따라 소멸되는 특징을 갖고 있습니다.

RAM에는 DRAM과 SRAM이 있지만 보통 DRAM을 사용하고 있습니다. DRAM의 구조는 하기의 사진과 같습니다. 트렌지스터와 캐패시터로 이루어져있습니다. DRAM의 한 셀당 1 Transistor 와 1 Capacitor로 이루어져있습니다.

 

 

DRAM의 구조 : 1 Cell = 1 Transistor + 1 Capacitor

 

DRAM은 트렌지스터 위에 캐패시터가 수직으로 세워져있는 상태이고 캐패시스터에 전하를 저장하여 전자의 유무에 따라 데이터를 저장합니다. 이러한 DRAM은 NAND Flash가 셀을 수직으로 세워서 집적도를 높힌 것 처럼 수직으로 세울 수 없습니다. 그렇기 때문에 선폭을 작게하여 집적도를 높히는 방법밖에 없습니다. DRAM의 집적도를 높히기 위해서 미세선폭을 사용하게 되고 이에 따라서 많은 메모리 공정 및 작동 이슈가 생깁니다. 캐패시스터에 누설전류가 발생하면서 데이터 저장에 차질이 생기게 되고 이를 해결하기 위해서 캐패시스터의 Capacitance를 높이려는 시도를 하고 있습니다. 많이들 아시는 공식 'C = EA/d' 입니다. A를 넓게해주고, d는 줄여주면 C는 늘어나게 됩니다. 하지만 d는 어느 순간부터 전자 터널링과 같은 문제가 발생하기 때문에 A를 늘려주는 방법밖에는 없습니다. 그렇기 때문에 현재의 DRAM 구조가 나왔습니다. 저작권 문제로 현재의 DRAM 구조를 올리지 못했지만 검색해서 찾아보신다면 면적을 늘리기 위해서 평면 구조가 아닌 것을 알 수 있습니다. 왜 이런 구조가 나왔을까를 DRAM의 특성과 함께 생각한다면 많은 도움이 될 것입니다.

 

DRAM은 휘발성 메모리라고 했습니다. 이러한 휘발성 메모리에 데이터를 기억시키기 위해서 Refresh라는 과정이 있습니다.

앞에서 설명한 것 처럼 DRAM은 각 셀마다 구성된 캐패시터에 전하를 저장하여 데이터를 기록하는데, 시간이 지남에 따라서 캐패시터 안의 전하가 빠져나가 데이터가 지워지게 됩니다. 이렇게 빠져나가는 전하를 다시 채워서 기억하는 과정이 Refresh 과정입니다. Refresh 과정이 존재하기 때문에 전원이 켜져있는 상태에서 DRAM은 데이터를 기억할 수 있습니다. 이렇게 DRAM은 Refresh라는 과정도 필요하고 휘발성 메모리이긴 하지만 그 회로구조가 단순하여 동작 속도가 매우 빠른 장점을 갖고 있습니다. 필요할 때 가장 중요한 점만 기억하기 때문에 적은 용량으로 하드에 있는 데이터를 빠르게 사용할 수 있습니다. 이러한 DRAM은 데이터가 필요한 모든 곳에 사용되어지고 있습니다. 예를 들어 스마트폰, 태블릿과 같은 모바일 기기나 PC, 노트북과 같은 컴퓨터, 메모리가 필요한 그래픽 카드 등 다양한 곳에서 사용되어 지고 있습니다.