정보통신 기술과 나노 기술의 비약적 발전으로 휴대용단말기, 컴퓨터, 인터넷 데이터 센터의 주 정보저장장치인 메모리 반도체의 초고집적, 초고속화, 초저전력 성능가속화가 필수적으로 요구되어지고 있다. 특히, 메모리 반도체의 성능가속화 요구는 주 메모리 반도체인 DRAM(dynamic random access memory)에 있어 1년에 1.4배씩 집적화, 수십 nsec 동작속도, 1×1015 J/bit 쓰기 에너지 달성을 추진해오고 있다. 그러나 DRAM 메모리 셀 집적도가 1 Terra bit(1 Tb)가 되기 위해서는 트랜지스터의 디자인 룰이 20 nm급 이하가 되어야하고 실린더형 커패시터 높이가 약 2.0 um이상이 되어야 하나, 특히 실린더형 커패시터 높이가 2.0 um이상이 되면 실린더형 커패시터 간 bridge현상이 발생하는 물리적 한계에 직면하고 있다. 이를 극복하기 위하여 지난 4년간 전세계적 연구 검토 결과, 수직형 스핀토크 자성메모리(p-STT MRAM: perpendicular Spin-Transfer-Torque Magnetic Random Access Memory)가 대체 대안으로 제안되고 있으며 이 기술에 대한 소자특성적 이슈들을 논의하고자 한다.
비 휘발성 메모리인 NAND Flash memory의 경우에는 DRAM보다 빠른 속도로 집적화가 되어 왔지만 현재 사용하고 있는 2차원 구조의 NAND Flash memory가 10nm급 이하로 집적 하는데 있어서 물리적 한계에 직면하여 이를 극복하기 위하여 3차원 수직구조 NAND플래시 메모리가 최근 전 세계적으로 개발 되어오고 있다. 그러나 3차원 수직구조 NAND플래시 메모리의 경우 현재 32층을 사용하고 있으며 64층까지는 물리적으로 가능하지만 그 이상 3차원 적층이 어려워 지므로 그 대안으로 Cross bar 3차원 적층 저항 메모리(ReRAM)에 대한 연구가 전 세계적으로 진행 되어오고 있다. 이 기술에 대한 소자 특성적 이슈를 논의코자 한다.