• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2006.06a
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• pp.157-159
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• 2006

본 논문에서는 차세대 비휘발성 메모리를 이용하여 기존 플래시 메모리 파일시스템의 마운트 시간을 단축시키고 메인 메모리 사용량과 전력소모량을 감소시킬 수 있는 기법을 제시한다. 제안된 기법은 소량의 비휘발성 메모리를 사용하여 블록의 상태 정보와 파일 메타데이터로 데이터의 주소를 저장한다. 제안된 기법은 내장형 보드 상에서 구현되었으며, 실험 및 분석 결과는 마운트 시간을 크게 단축시키고 메인 메모리 사용량을 현저히 감소시켰음을 검증한다. 본 연구는 소량의 차세대 비휘발성 메모리를 내장형 시스템에서 어떻게 활용할 수 있는지에 대한 실용적인 방안을 제시하였으며, 그 효과를 실제 구현과 실험을 통해 정량적으로 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2004.10a
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• pp.517-519
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• 2004

본 연구는 날로 다양하고 복잡해지고 있는 임베디드 시스템에서 필수로 요구되는 운영체제의 주요 기술적 과제중 하나인 효율적으로 메모리를 사용할 수 있는 메모리 보호기능을 설계하여 리눅스 상에 구현하였다. 이는 현재 사용되고 있는 않은 임베디드 리눅스에 직접 적용하여 실제적인 메모리 관리 성능향상을 가져오며, 또한 차세대 메모리로 주목받고 있는 PRAM등 차세대 NVRAM에서의 필요성이 특히 부각된다는 점에서 그 중요성이 크다.

• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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• 2014.11a
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• pp.3-4
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• 2014

현대 운영 체제에서 가상 메모리 관리 기술은 응용 프로그램에게 가상의 큰 주소 공간을 제공하는 방법이다. 이러한 기술은 메인 메모리와 저장 장치를 이용하여 자주 접근되는 데이터는 메인 메모리에 덜 접근되는 데이터는 저장 장치에 저장한다. 본 연구는 차세대 저장 장치를 메모리 확장을 위한 장치로 가정했을 때의 성능 향상 기법을 제안한다. 본 연구진은 제안된 방법을 Linux 3.14.3을 구현하였고, 초고속 저장 장치를 이용하여 평가한 결과 기존 SWAP 시스템에 비해 20% 정도의 성능 향상 효과가 있음을 보였다.

• Journal of KIISE
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• v.42 no.2
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• pp.183-189
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• 2015

Recently, computer systems have encountered difficulties in making further progress due to the technical limitations of DRAM based main memory technologies. This has motivated the development of next generation memory technologies that have high density and non-volatility. However, these new memory technologies also have their own intrinsic limitations, making it difficult for them to currently be used as main memory. In order to overcome these problems, we propose a hybrid main memory system, namely HyMN, which utilizes the merits of next generation memory technologies by combining two types of memory: Write-Affable RAM(WAM) and Read-Affable RAM(ReAM). In so doing, we analyze the appropriate WAM size for HyMN, at which we can avoid the performance degradation. Further, we show that the execution time performance of HyMN, which provides an additional benefit of durability against unexpected blackouts, is almost comparable to legacy DRAM systems under normal operations.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.15 no.4
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• pp.9-16
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• 2015

On modern operating systems such as Linux, virtual memory is a general way to provide a large address space to applications by using main memory and storage devices. Recently, storage devices have been improved in terms of latency and bandwidth, and it is expected that applications with large memory show high-performance if next-generation storage devices are considered. However, due to the overhead of virtual memory subsystem, the paging system can not exploit the performance of next-generation storage devices. In this study, we propose several optimization techniques to extend memory with next-generation storage devices. The techniques are to allocate block addresses of storage devices for write-back operations as well as to configure the system parameters, and we implement the techniques on Linux 3.14.3. Our evaluation through using multiple benchmarks shows that our system has 3 times (/24%) better performance on average than the baseline system in the micro(/macro)-benchmark.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2010.04a
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• pp.31.1-31.1
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• 2010

On-Orbit상에서 인공위성의 탑재소프트웨어를 교정하는 경우는 크게 위성의 하드웨어 문제를 소프트웨어적으로 해결/완화, 임무 중 소프트웨어 기능 향상 그리고 지상테스트 동안 확인되지 못한 소프트웨어 문제를 수정하기 위해서 사용된다. 탑재소프트웨어 설계과정에서 이러한 요구조건을 만족할 수 있도록 탑재소프트웨어가 설계되어야 하며 소프트웨어 교정을 위한 잉여 메모리를 반드시 할당해야 한다. 또한, 탑재소프트웨어 실행파일 생성할 경우에도 각 섹션별로 패치가 가능하도록 메모리 맵을 생성해야한다. 기존 저궤도 위성에서는 휘발성 메모리인 RAM 영역에 한해서만 탑재소프트웨어 교정이 가능하였으나 현재 개발 중인 차세대 저궤도 위성에서는 비휘발성 메모리 영역 즉 SGM(Safe Guard Memory)와 NVMEM(Non-Volatile Memory)을 이용하여 탑재소프트웨어를 교정할 수 있는 방식을 제공하고 있다. 이 논문에서는 차세대 저궤도 위성의 탑재소프트웨어의 실시간 교정을 위한 탑재소프트웨어 아키텍처와 제한 사항에 대해서 설명하며 실제 탑재소프트웨어를 교정 하는 방안 과 절차에 대하여 설명한다.

• The Journal of Korean Institute of Next Generation Computing
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• v.13 no.4
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• pp.40-51
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• 2017

Recently, as mobile workloads are becoming more data-intensive, high data bandwidth is required for mobile memory which also consumes non-negligible system energy. A variety of researches and technologies are under development to improve and optimize mobile memory technologies. However, a comprehensive study on the latest mobile memory technologies (LPDDR or Wide I/O) has not been extensively performed yet. To construct high-performance and energy-efficient mobile memory systems, quantitative and detailed analysis of these technologies is crucial. In this paper, we simulate the computer system which adopts mobile DRAM technologies (Wide I/O and LPDDR3). Based on our detailed and comprehensive results, we analyze important factors that affect performance and energy-efficiency of mobile DRAM technologies and show which part can be improved to construct better systems.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.403-404
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• 2013

최근 scaling down의 한계에 부딪힌 DRAM과 Flash Memory를 대체하기 위한 차세대 메모리(Next Generation Memory)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. ITRS (international technology roadmap for semiconductors)에 따르면 PRAM (phase change RAM), RRAM (resistive RAM), STT-MRAM (spin transfer torque magnetic RAM) 등이 차세대 메모리로써 부상하고 있다. 그 중 RRAM은 간단한 구조로 인한 고집적화, 빠른 program/erase 속도 (100~10 ns), 낮은 동작 전압 등의 장점을 갖고 있어 다른 차세대 메모리 중에서도 높은 평가를 받고 있다 [1]. 현재 RRAM은 주로 금속-산화물계(Metal-Oxide) 저항 변화 물질을 기반으로 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 근본적으로 공정 과정에서 산소에 의한 오염으로 인해 수율이 낮은 문제를 갖고 있으며, Endurance 및 Retention 등의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 본 연구진은 산소 오염에 의한 신뢰성 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 다양한 금속-질화물(Metal-Nitride) 기반의 저항 변화 물질을 제안해 연구를 진행하고 있으며, 우수한 열적 안정성($>450^{\circ}C$, 높은 종횡비, Cu 확산 방지 역할, 높은 공정 호환성 [2] 등의 장점을 가진 WN 박막을 저항 변화 물질로 사용하여 저항 변화 메모리를 구현하기 위한 연구를 진행하였다. WN 박막은 RF magnetron sputtering 방법을 사용하여 Ar/$N_2$ 가스를 20/30 sccm, 동작 압력 20 mTorr 조건에서 120 nm 의 두께로 증착하였고, E-beam Evaporation 방법을 통하여 Ti 상부 전극을 100 nm 증착하였다. I-V 실험결과, WN 기반의 RRAM은 양전압에서 SET 동작이 일어나며, 음전압에서 RESET 동작을 하는 bipolar 스위칭 특성을 보였으며, 읽기 전압 0.1 V에서 ~1 order의 저항비를 확보하였다. 신뢰성 분석 결과, $10^3$번의 Endurance 특성 및 $10^5$초의 긴 Retention time을 확보할 수 있었다. 또한, 고저항 상태에서는 Space-charge-limited Conduction, 저저항 상태에서는 Ohmic Conduction의 전도 특성을 보임에 따라 저항 변화 메카니즘이 filamentary conduction model로 확인되었다 [3]. 본 연구에서 개발한 WN 기반의 RRAM은 우수한 저항 변화 특성과 함께 높은 재료적 안정성, 그리고 기존 반도체 공정 호환성이 매우 높은 강점을 갖고 있어 핵심적인 차세대 메모리가 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.307-307
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• 2014

정보화 시대로 접어들면서 동일한 공간에 더 많은 정보를 저장할 수 있고, 보다 빠른 동작이 가능한 비휘발성 메모리 소자에 대한 요구가 증가하고 있다. 하지만, 최근 비휘발성 메모리 소자 관련 연구보고에 따르면, 메모리 소자의 소형화 및 직접화 측면에서, 전하 저장을 기반으로 하는 기존의 Floating-Gate(FG) Flash 메모리는 20 nm 이하 공정에서 한계가 예측 되고 있다. 따라서, 이러한 FG Flash 메모리의 한계를 해결하기 위해, 기존에 FET 기반의 FG Flash 구조와 같은 3 terminal이 아닌, Diode와 같은 2 terminal로 동작이 가능한 ReRAM, PRAM, STT-MRAM, PoRAM 등 저항변화를 기반으로 하는 다양한 종류의 차세대 메모리 소자가 연구되고 있다. 그 중, 저항 변화 메모리(ReRAM)는 CMOS 공정 호환성, 3D 직접도, 낮은 소비전력과 빠른 동작 속도 등의 우수한 동작 특성을 가져 차세대 비휘발성 메모리로 주목을 받고 있다. 또한, 상하부 전극의 2 terminal 만으로 소자 구동이 가능하기 때문에 Passive Crossbar-Array(CBA)로 적용하여 플래시 메모리를 대체할 수 있는 유력한 차세대 메모리 소자이다. 하지만, 이를 현실화하기 위해서는 Passive CBA 구조에서 발생할 수 있는 Read Disturb 현상, 즉 Word-Line과 Bit-Line을 통해 선택된 소자를 제외하고 주변의 다른 소자를 통해 흐르는 Sneak Leakage Current(SLC)를 차단하여 소자의 메모리 State를 정확히 sensing하기 위한 연구가 선행 되어야 한다. 따라서, 현재 이러한 이슈를 해결하기 위해서, 많은 연구 그룹에서 Diodes, Threshold Switches와 같은 ReRAM에 Selector 소자를 추가하는 방법, 또는 Self-Rectifying 특성 및 CRS 특성을 보이는 ReRAM 구조를 제안 하여 SLC를 차단하고자 하는 연구가 시도 되고 있지만, 아직까지 기초연구 단계로서 아이디어에 대한 가능성 정도만 보고되고 있는 현실 이다. 이에 본 논문은 Passive CBA구조에서 발생하는 SLC를 해결하기 위한 새로운 아이디어로써, 본 연구 그룹에서 선행 연구로 확보된 안정적인 저항변화 물질인 SiN를 정류 특성을 가지는 n-Si/Ti 기반의 Schottky Diode와 결합함으로써 기존의 CBA 메모리의 Read 동작에서 발생하는 SLC를 차단 할 수 있는 1SD-1R 구조의 메모리 구조를 제작 하였으며, 본 연구 결과 기존에 문제가 되었던 SLC를 차단 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.07a
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• pp.793-795
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• 2005

영속적인 데이터 저장이 가능한 차세대 비휘발성 메모리를 휘발성 메모리와 혼용하여 버퍼캐처로 사용하면, 안정성과 성능향상의 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 제시한 캐처관리 정책을 시뮬레이터를 이용하여 실험하고 실험 결과를 분석하여 비휘발성 메모리가 추가된 캐처의 새로운 특성을 밝혀냈다. 비휘발성 메모리가 캐쉬에 포함되면 읽기 쓰기의 요청의 종류, 미스(miss)되었을 경우 캐쉬될 블록의 더티(dirty)여부, 읽기 요청이 적중(hit)되었을 때, 적중된 블록의 메모리 종류에 따라 각각의 요청을 처리하기 위한 디스크 접근횟수가 달라지는 특성을 나타낸다. 이 특성 때문에 비휘발성 메모리가 추가된 버퍼캐처는 적중률(hit rate) 보다는 디스크 접근횟수를 측정하는 것이 정확한 성능측정을 가능하게 한다.