• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.348-348
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• 2012

휴대용 저장매체에서부터 solid state disk와 같은 고속 시스템 저장 매체 까지 플래시 메모리의 활용도가 급속도로 커지고 있다. 이에 플래시 메모리에 대한 연구 또한 활발히 진행 되고 있다. 현재 다결정 실리콘을 전하 주입 층으로 사용하는 기존의 플래시 메모리는 20 nm 급 까지 비례 축소되어 활용되고 있다. 하지만 20 nm 이하 크기의 소자에서는 과도한 누설전류와 구동전압의 불안정, 큰 간섭현상으로 인한 성능저하와 같은 많은 문제점에 봉착해 있다. 이를 해결하기 위해 FinFET, Vertical 3-dimensional memory, MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), PRAM(Phase-change Memory)과 같은 차세대 메모리 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 차세대 메모리 구조로 주목 받고 있는 FinFET 구조를 가진 플래시 메모리에서 fin 의 채널영역의 도핑 농도 변화에 의한 20 nm 이하의 게이트 크기를 가지는 소자의 전기적 특성과 프로그램 특성을 3차원 시뮬레이션을 통해 계산하였다. 본 연구에서는 FinFET 구조를 가진 플래시 메모리의 채널이 형성되는 fin의 윗부분도핑농도의 변화에 의한 전기적 특성과 프로그램 특성을 계산하였다. 본 계산에 사용된 구조는 게이트의 크기, 핀의 두께와 높이는 18, 15 그리고 28 nm이다. 기판은 Boron으로 $1{\times}10^{18}cm^{-3}$ 농도로 도핑 하였으며, 소스와 드레인, 다결정 실리콘 게이트는 $1{\times}10^{20}cm^{-3}$ 농도로 Phosphorus로 도핑 하였다. 채널이 형성되는 fin의 윗부분의 도핑농도를 $1{\times}10^{18}cm^{-3}$ 에서 $1{\times}5^{19}cm^{-3}$ 까지 변화 시키면서 각 농도에 대한 프로그램 특성과 전기적 특성을 계산하였다. 전류-전압 곡선과 전자주입 층에 주입되는 전하의 양을 통해 특성을 확인하였고 각 구조에서의 채널과 전자 주입 층의 전자의 농도, 전기장, 전기적 위치 에너지와 공핍 영역의 분포를 통해 분석하였다. 채널의 도핑농도 변화로 인한 fin 영역의 공핍 영역의 분포 변화로 인해 전기적 특성과 프로그램 특성이 변화함을 확인하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.44 no.12
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• pp.85-92
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• 2007

With the development of the memory design and process technology, the production of high-density memory has become a large scale industry. Since these memories require complicated designs and accurate manufacturing processes, It is possible to exist more defects. Therefore, in order to analyze the defects, repair them and fix the problems in the manufacturing process, memory repair using BISR(Built-In Self-Repair) circuit is recently focused. This paper presents an efficient memory BISR architecture that uses spare memories effectively. The proposed BISR architecture utilizes the additional storage space named 'sign bit' for the repair of memories. This shows the better performance compared with the previous works.

• The Magazine of the IEIE
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• v.28 no.7
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• pp.49-55
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• 2001

1970년대에 개발된 마이크로 프로세서는 제어기기 분야 및 소형 컴퓨터에서 주로 사용되어 오다가 1980년대에 이르러 RISC(Reduced Instruction Set Computer) 구조의 도입으로 중대형 컴퓨터에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다. 또한 반도체 기술의 급격한 발전으로 슈퍼스칼라 구조가 마이크로 프로세서에서도 적용되고 있으며 동작 속도도 수백 MHz에 이르고 있다. 마이크로 프로세서는 프로그램을 수행하기 위해서 프로그램과 데이터를 메모리로부터 읽어 와야 한다. 그런데 메모리 용량은 빠른 속도로 증가하고 있지만 동작 속도는 마이크로 프로세서의 동작 속도에 크게 미치지 못하고 있다. 1980년에 DRAM의 접근 속도는 250nsec이었으나 1998년에 RDRAM의 동작속도는 300MHz로 70여배 빨라졌다. 그러나 마이크로프로세서는 1980년에 8086의 동작 속도가 8MHz이던 것이 1998년에는 팬티엄-2가 500MHz에 이르고 있다. 더욱이 팬티엄-2는 슈퍼스칼라 구조이므로 이를 감안하면 1GHz 이상에 이르러 120여 배 빨라진 것을 알 수 있다. 이와 같은 메모리 속도와 마이크로 프로세서 속도 차이에 더하여, 메모리와 마이크로 프로세서를 인쇄 회로 기판에서 연결하는데 따른 물리적 특성은 변화하지 않으므로 데이터 전송 폭을 넓히는 것에는 한계가 있다. 따라서 향후 컴퓨터 성능 발달을 제한하는 주요 요소 중 하나는 마이크로 프로세서와 메모리 사이의 데이터 전송 폭이다. 프로그램과 데이터가 메모리에 저장되는 본 뉴먼 방식의 컴퓨터에서 데이터 전송 폭을 줄이기 위해서는 코드 밀도(Code Density)가 높은 컴퓨터 구조를 연구하는 것이 필요하다. 한편 마이크로 프로세서는 실장 제어용으로 거의 모든 전자 제품 및 자동화 기기에서 채용하고 있다. 특히 냉장고, 에어콘, 전축, TV, 세탁기 등 가전기기와 Fax, 복사기, 프린터 등 사무용기기와 자동차, 선박, 자동화기계 등 사무 및 산업용 기기와 PDA(휴대용 정보 기기), NC(Network Computer) 등 정보 기기 그리고 각종 오락기, 노래 반주지 등 정보 기기 등에서 사용하는 실장 제어용 마이크로 프로세서 시장은 매년 10% 이상씩 성장하고 있으며, 21세기 산업을 주도하는 핵심 기술로 자리 매김하고 있다. 이러한 실장 제어용 기기는 마이크로 프로세서와 메모리 및 입출력 자이가 하나의 반도체에 집적되는 경우가 많다. 그런데 반도체 가격은 반도체 크기에 따라 결정되며, 가장 넓은 면적을 차지하는 것은 메모리이다. 따라서 반도체 가격을 낮추기 위해서는 메모리 크기를 줄여야 하며, 이를 위해서 또한 코드 밀도가 높은 컴퓨터 구조에 대한 연구가 필요하다. 최근에는 322비트 RISC 명령어를 16비트 명령어로 축약한 구조가 연구되었다. ARM-7TDMI는 ARM-7의 16비트 축약 명령어 구조이며, TR4101은 MIPS-R3000의 16비트 축약 명령어 구조이다. 이들 16비트 축약 명령어 RISC는 종래 RISC와의 호환성을 위하여 2가지 모드로 동작하므로 구조가 복잡하고, 16비트 명령어에서는 8개의 레지스타만을 접근할 수 있으므로 성능이 크게 떨어지는 단점을 가진다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.11a
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• pp.781-783
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• 2005

본 논문은 임베디드 시스템에서 대용량 저장시스템에 적합한 NAND 플래시 메모리 기반의 파일 시스템을 제안한다. 플래시 메모리는 비휘발성이며 기존의 하드디스크와 같은 자기 매체에 비해서 크기가 작고 전력소모도 적으며 내구성이 높은 장점을 지니고 있다. 그러나 제자리 덮어쓰기 (update-in-place)가 불가능하고 메모리 셀에 대한 초기화 횟수가 제한되는 단점이 있다. 또한 NAND 플래시 메모리는 바이트 단위의 입출력이 불가능하다. 이러한 특성 때문에 NAND 플래시 메모리를 저장장치로 사용할 경우 기존의 저장 장치 관리 방법과는 다른 방법을 요구한다. 본 논문은 임베디드 시스템에서 대용량 저장장치를 위한 NAND 플래시 메모리 기반의 파일 시스템의 구조를 제시하고, 대용량 파일 지원을 위한 메타 데이터 구조와 데이터 수정 기법을 제안한다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2007.06c
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• pp.69-74
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• 2007

플래시 메모리는 하드디스크와 다른 물리적 특성을 가지고 있다. 대표적으로 덮어쓰기가 되지 않고 데이터를 읽고 쓰는 단위와 지우는 단위가 서로 다르다. 이러한 물리적 제약을 소프트웨어적으로 보완해주기 위해서 플래시 메모리를 사용하는 시스템에서는 대부분 Flash Translation Layer (FTL)을 사용한다. 지금까지 FTL 알고리즘의 대부분이 임의 쓰기 패턴보다 순차 쓰기 패턴에 훨씬 더 효율적으로 작용한다. 그러나 B-트리와 같은 자료구조에서는 일반적으로 순차 쓰기 패턴 보다는 임의 쓰기 패턴이 발생된다. 따라서 플래시 메모리상에서 B-트리를 관리할 경우 FTL에 비효율적인 쓰기 패턴을 생성하게 된다. 본 논문에서는 플래시 메모리상에서 B-트리와 같은 자료구조를 효율적으로 저장 관리하기 위한 새로운 방식을 제안한다. 새로운 방식은 B-트리에서 발생되는 임의 쓰기를 플래시 메모리상의 버퍼를 이용하여 FTL에 효율적인 순차 쓰기를 발생시킨다. 실험 결과, 본 논문에서 제안하는 방식은 기존의 방식보다 플래시 메모리에서 발생되는 쓰기 및 블록소거 연산 횟수를 60%이상 감소시킨다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2001.10c
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• pp.139-141
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• 2001

이동 통신 기기의 보급이 급증함에 따라 많은 모바일 응용들이 생겨나고 있다. 모바일 환경은 기존 PC 환경과는 달리 제한된 리소스를 제공하고 있기 때문에 어플리케이션을 제작하는 데에 많은 제약이 따르고 있다. 가장 큰 제약이라 할 수 있는 것은 제공되는 메모리의 양과 프로세서의 속도라 할 수 있다. 이 두가 지는 서로 상반되는 특성을 가지고 있다. 연산 속도를 빠르게 하려면 보다 많은 메모리의 양이 필요로 하게 되고, 메모리를 절약하려면 연산 속도가 더 늦어지는 것이 일반적인 경우이다. 본 논문에서 다루는 것은 이러한 제한된 환경에서 어떻게 이러한 문제들을 해결하느냐에 대한 것이다. 본 논문에서는 메모리가 부족한 이동 단말기론 위한 어플리케이션 작성시 메모리 절약을 위한 자료구조 선정 방법의 예를 설명하고 메모리 사용량을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2004.05a
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• pp.1677-1680
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• 2004

내장형 실시간 시스템에서는 메모리관리시스템의 구현에 있어 메모리 단편화와 시간 결정성의 문제를 해결하기 위한 방법 중의 하나로 고정크기의 메모리를 할당하는 기법이 사용된다. 내장형 자바가상기계에서도 객체를 관리하는 메모리 구조인 힙에 이를 적용하여 활용할 수 있으며 구현된 예로는 simpleRTJ가 있다. 고정크기 메모리 할당 기법은 구현이 간단하기 때문에 시스템이 단순해지고 실행 시 오버헤드의 발생이 줄어드는 장점이 있다. 하지만 실제 구현에 있어서 구현의 단순화에 초점을 맞추어 프리 리스트가 구성되지 않아 메모리할당에 있어 예상할 수 없는 시간 지연이 있을 수 있으며 이는 실시간성의 보장에 치명적인 결함이 될 수 있다. 또한 배열과 문자열의 구성에 있어 실제 크기를 그대로 사용함으로써 고정크기 할당방식의 장점을 완전히 이용되지 못하고 있다. 본 논문에서는 실질적인 고정크기 할당방식의 장점을 최대한으로 이용하기 위해 객체와 메소드의 구조, 그리고 힙을 재구성하였다.

• 전기의세계
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• v.36 no.3
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• pp.190-204
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• 1987

본고에서는 이중입출력 메모리(Dual-Port RAM)를 이용한 영상 입력장치(Image Memory)의 설계 및 그 제어 신호 발생기에 대하여 논하였다. 이중 입출력 메모리 소자인 TMS4161은 기존의 표준 64K x 1DRAM Port와 256bit의 내부적 Shift REgister와 연결된 Serial Port가 있어서, 실시간 영상 처리 및 그래픽 용으로 사용하기에 적합하나, 그 사용에 있어서 가장 어려운 문제로 제안된 주소 신호 발생기 및 요구중재기에 대한 해결 방안을 제시하였다. 또한 서로 독립적인 두개의 입출력 장치가 있다는 장점을 이용하여 하드웨어에 의한 실시간 처리도 가능한 구조로 쉽게 확장할 수 있어서 소프트웨어에 의한 실시간 처리로 가능하리라 사료된다. 앞으로는 512x512x8의 영상 메모리 구조 뿐만 아니라 1024x1024x8의 영상메모리 구조에 대하여 더욱 연구할 필요가 있다고 본다.

• The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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• v.4 no.3
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• pp.209-216
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• 2011

Recently the design of SoCs(System-on-Chips) in which TCM is embedded for high speed operation increases rapidly. In this paper, a parallel test structure for eDRAM-based TCM embedded in SoCs is proposed. In the presented technique, the MUT (Memory Under Test) is changed to parallel structure and it increases testability of MUT with boundary scan chains. The eDRAM is designed in structure for parallel test so that it can be tested for each modules. Dynamic test can be performed based on input-output data. The proposed techniques are verified their performance by circuits simulation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.310-310
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• 2016

최근 NAND flash memory는 높은 집적성과 데이터의 비휘발성, 낮은 소비전력, 간단한 입, 출력 등의 장점들로 인해 핸드폰, MP3, USB 등의 휴대용 저장 장치 및 노트북 시장에서 많이 이용되어 왔다. 특히, 최근에는 smart watch, wearable device등과 같은 차세대 디스플레이 소자에 대한 관심이 증가함에 따라 유연하고 투명한 메모리 소자에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 대표적인 플래시 메모리 소자의 구조로 charge trapping type flash memory (CTF)가 있다. CTF 메모리 소자는 trap layer의 trap site를 이용하여 메모리 동작을 하는 소자이다. 하지만 작은 window의 크기, trap site의 열화로 인해 메모리 특성이 나빠지는 문제점 등이 있다. 따라서 최근, trap layer에 다양한 물질을 적용하여 CTF 소자의 문제점을 해결하고자 하는 연구들이 진행되고 있다. 특히, 산화물 반도체인 zinc oxide (ZnO)를 trap layer로 하는 CTF 메모리 소자가 최근 몇몇 보고 되었다. 산화물 반도체인 ZnO는 n-type 반도체이며, shallow와 deep trap site를 동시에 가지고 있는 독특한 물질이다. 이 특성으로 인해 메모리 소자의 programming 시에는 deep trap site에 charging이 일어나고, erasing 시에는 shallow trap site에 캐리어들이 쉽게 공급되면서 deep trap site에 갇혀있던 charge가 쉽게 de-trapped 된다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 본 실험에서는 산화물 반도체인 ZnO를 trap layer로 하는 CTF 소자의 메모리 특성을 확인하기 위해 간단한 구조인 metal-oxide capacitor (MOSCAP)구조로 제작하여 메모리 특성을 평가하였다. 먼저, RCA cleaning 처리된 n-Si bulk 기판 위에 tunnel layer인 SiO2 5 nm를 rf sputter로 증착한 후 furnace 장비를 이용하여 forming gas annealing을 $450^{\circ}C$에서 실시하였다. 그 후 ZnO를 20 nm, SiO2를 30 nm rf sputter로 증착한 후, 상부전극을 E-beam evaporator 장비를 사용하여 Al 150 nm를 증착하였다. 제작된 소자의 신뢰성 및 내구성 평가를 위해 상온에서 retention과 endurance 측정을 진행하였다. 상온에서의 endurance 측정결과 1000 cycles에서 약 19.08%의 charge loss를 보였으며, Retention 측정결과, 10년 후 약 33.57%의 charge loss를 보여 좋은 메모리 특성을 가지는 것을 확인하였다. 본 실험 결과를 바탕으로, 차세대 메모리 시장에서 trap layer 물질로 산화물 반도체를 사용하는 CTF의 연구 및 계발, 활용가치가 높을 것으로 기대된다.