상온 및 극저온 온도에서의 차세대 메모리 기술

전통적인 기술 스케일링 (Technology scaling)이 물리적 및 전력적 한계에 도달함에 따라, 현대 컴퓨팅 시스템은 메모리 지연 시간 (Memory latency), 에너지 소비, 확장성 제약 및 데이터 이동 오버헤드로 인해 발생하는 성능 병목 현상에 점점 더 직면하고 있습니다. 동시에 머신러닝 (Machine learning), 그래프 분석 (Graph analytics), 과학적 컴퓨팅 (Scientific computing)과 같은 새로운 워크로드 (Workload)는 더 높은 대역폭 (Bandwidth), 더 낮은 지연 시간, 향상된 에너지 효율성 및 더 큰 저장 밀도를 갖춘 메모리 기술을 요구하고 있습니다. 이러한 과제들은 상온 메모리와 초전도 및 양자 컴퓨팅 (Quantum computing) 플랫폼을 목표로 하는 극저온 메모리 시스템 모두에 대한 광범위한 연구를 촉발했습니다. 본 장에서는 상온 및 극저온 환경 전반에서 작동하는 휘발성 (Volatile) 및 비휘발성 (Non-volatile) 메모리 기술에 대한 개요를 제시합니다. 논의에는 SRAM, DRAM, 임베디드 DRAM (eDRAM), NAND/NOR Flash, 저항 변화 메모리 (RRAM), 자기 저항 메모리 (MRAM), 그리고 강유전체 전계 효과 트랜지스터 (FeFET) 기반 메모리가 포함됩니다. 또한, 초저온 컴퓨팅 시스템의 맥락에서 UTBB-SOI 기반의 유사 정적 저장 회로 (Pseudo-static storage circuits) 및 조셉슨 접합 전계 효과 트랜지스터 (JJFET) 기반 소자를 포함한 극저온 기술이 논의됩니다. 본 장은 이러한 메모리 기술들 사이의 작동 원리, 읽기/쓰기 메커니즘, 데이터 유지 (Retention) 동작, 그리고 면적, 성능, 확장성 및 에너지 효율성 간의 트레이드오프 (Tradeoffs)를 강조하는 동시에, 향후 상온 및 극저온 컴퓨팅 아키텍처의 과제와 기회를 검토합니다.