1.2. 핵심 요소 기술 및 내용
● 다양한 유연 기판 대면적 전사를 통한 유연 메모리 기술
- 유연 기판에 대면적 전사를 위해 단결정 실리콘 박막을 습식 식각 공정을 이용하여 벌크 실리콘 기판으로 부터 직접 뜯어낸 후 소프트 리소그래피 방식을 이용하여 유연한 기판으로 전사하는 기술을 이용 - 해당 전사공정에서 plate-to-plate 방식은 공정 속도에 제한이 있어 유연 반도체 소자를 대량으로
생산하기 어려운 문제가 발생하는데, 공정 속도의 문제점을 극복하기 위하여 roll-to-roll 방식의 대면적 유면 메모리 제작 기술을 연구 중
- 유연 기판에 대면적으로 전사하는 기술이 아닌 저온 공정으로 제작이 가능한 산화물 소재 물질과 유기 소재를 이용한 메모리 소자 제작 방식 또한 활발히 연구 중
● 유연 메모리 소자 집적 기술
- 고집적의 유연 메모리 및 논리 소자를 유연한 기판에 제작하는 기술
- 유연 메모리 소자의 집적도가 향상됨에 따라 메모리 셀 간의 간격이 줄어 간섭현상이 발생하고 이는 셀의 식별오류를 일으켜 정확한 메모리 동작을 방해
- 간섭현상을 해결하기 위하여 메모리 셀을 제어할 수 있는 유연한 환경에서 사용가능한 고성능의 선택 소자기술 개발이 필요
- 메모리 소자와 호환 가능하며 유연한 기판에 적용 가능한 선택 소자 기술 및 self-rectifying 유연 메모리 소자 기술 개발이 필요
● 유연 메모리 신뢰성 및 안정성 향상 기술
- 유연 메모리로써 가장 주목을 받고 있는 저항변화 메모리의 신뢰성 및 안정성 향상을 위해 산화물, 유기, 유･무기 하이브리드 소재 등의 새로운 물질 도입 및 소자 구조 개선이 시도
- 하지만 아직 실제 유연 메모리 사용에 있어서 핵심적인 반복 동작 특성 및 소자 동작 산포 특성에 있어서 한계점을 보유
- 고집적 유연 메모리 제작을 위해서는 유연 메모리뿐만 아니라 선택소자의 최적화도 필요
1.3. 잠재 수요 분야 및 기대효과
● 웨어러블 디바이스
- 웨어러블 디바이스 시장 규모는 2017년 346억 달러에서, 연평균 약 30%의 성장률로 급성장하여 2022년 에는 약 1,328억 달러에 이르는 규모로 성장할 것으로 예측2)
- 웨어러블 디바이스는 2017년 1억 7,480만 개의 제품이 생산되었으며, 2022년에는 약 5억 7,100만 개의생산량을 기록할 것으로 예측3)
- 이중 유연 메모리의 사용이 요구되는 의류 기반 웨어러블 디바이스의 경우 2021년에는 전체 의류의 9.4%를 웨어러블 스마트 의류가 차지할 것이며 매년 약 40%의 스마트 의류의 시장 성장률과 약 35%의 판매량 증가가 예상
- 의류 형태의 웨어러블 디바이스는 현재 주력 웨어러블 디바이스인 스마트 시계(13.3%), 손목 밴드 (0.3%)에 비하여 급격하게 성장할 것으로 예상되며 이에 따라 유연 메모리 소자에 대한 수요가 급증할 것으로 예상
● 폴더블 디바이스
- 폴더블 스마트폰은 고부가가치 제품이며 2019년 하반기에 첫 상용화를 시작으로 110만 대의 판매량이 예상4) - 폴더블 스마트폰 출하량은 가파르게 증가하여 2021년에는 1,730만 대에 달하는 출하량이 예상되고,
폴더블 스마트폰이 시장에 정착한 이후인 2023년에는 전체 스마트폰 생산량의 6~7%를 차지하는 연간 1억대 규모의 시장이 될 것으로 예측
- 다중 폴딩 및 디바이스 성능 개선을 위해 유연 메모리 소자의 개발이 요구되며, 유연 메모리 소자의 개발 및 발전에 따라 폴더블 디바이스 시장은 롤러블 디바이스, 스트레처블 디바이스로 스마트폰 시장이 확장 될 것으로 예상
1.4. 해결해야 할 기술 이슈
● 유연 기판에서의 비휘발성 메모리 소자의 낮은 신뢰성
- 비휘발성 메모리 소자의 신뢰성은 정보 저장을 하는 메모리에 있어서 핵심적인 특성
- 하지만 유연 메모리 소자는 반복 동작 신뢰성 및 동작 산포 특성에 있어 한계점이 있으며, 이를 해결하기 위하여 새로운 물질 도입 및 소자 구조 최적화 기술들이 개발 중
● 유연 기판에서의 집적화 공정 부재
- 메모리 소자의 집적화 공정은 고집적 메모리 구현을 위해 반드시 필요한 기술
- 유연기판에 적용 가능한 고집적 메모리를 위한 정밀도 및 신뢰성을 보이는 공정기술의 개발이 필요하고 이를 위한 전사기술 및 인쇄기반 기술들이 개발 중
- 또한 실리콘 기판과 다른 특성을 보이는 유연기판에서의 표면 거칠기, 흡습성, 열적특성 등의 소자 신뢰성에 영향을 미치는 사항들을 고려한 기술 개발이 필요
3) 정보통신기획평가원, ICT RnD 기술로드맵 2023 보고서, p.142 (2018.11.30.) 4) 삼성증권, 폴더블 시대 2019 (2019.05.21.)
표 1 주요 기술 및 이슈
구 분 세 부 내 용
다양한 유연 기판 대면적 전사를 통한 유연 메모리 기술 나노소재 기반 대면적 박막 제작 기술 유연성 소자 제작을 위한 저온 공정 기술 유연 메모리 고집적화 및 논리 소자 집적 기술 유연 기판에 적용 가능한 고집적 공정 기술
유연성 기판상 고집적 구현을 위한 셀 간섭 저감 기술 유연 메모리 신뢰성 및 안정성 향상 기술 유연한 환경에서의 endurance 특성 구현 기술
정보 저장 안정성 구현 기술