MIT, ‘에너지 손실 제로’ 초전도 메모리 어레이 세계 최초 개발

차세대 초저전력 컴퓨터와 양자 컴퓨팅 구현의 최대 난제로 꼽히던 ‘확장 가능한 초전도 메모리’ 기술이 획기적인 전기기를 마련했다.

최근 과학 기술 뉴스 포털 피즈오알지(Phys.org)와 전자공학 분야 전문매체 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics) 등에 따르면, MIT(매사추세츠 공과대학) 연구진은 초전도 나노와이어를 이용해 기존보다 훨씬 작고 에너지 효율이 높은 4x4 메모리 어레이를 개발하는 데 성공했다.

이번 연구의 핵심은 기존 초전도 회로에서 주로 사용되던 조셉슨 접합(Josephson junction) 대신 '초전도 나노와이어'의 운동 인덕턴스(Kinetic Inductance) 성질을 이용했다는 점이다. 기존 방식은 소자의 크기가 너무 커서 대규모 어레이로 확장하는 데 한계가 있었으나, 나노와이어 기반 메모리 셀은 물리적 루프 크기에 구애받지 않고 훨씬 콤팩트하게 설계가 가능하다.

연구진이 개발한 메모리 어레이는 1.3K(영하 약 271.85도)의 극저온에서 작동하며, cm²당 2.6메가비트(Mb) 수준의 기능 밀도를 달성했다. 특히 이번 연구에서는 행-열(Row-Column) 주소 지정 방식을 도입해 개별 메모리 셀을 효과적으로 제어하고 읽기·쓰기 작업을 수행할 수 있음을 입증했다. 이는 실험실 수준의 단일 소자를 넘어 실제 컴퓨팅 시스템에 통합할 수 있는 '확장성'을 확보했다는 점에서 큰 의미를 갖는다.
초전도 나노와이어 메모리(SNM)는 전기 저항이 0인 상태를 유지하기 때문에 데이터 처리 과정에서 발생하는 열과 에너지 손실이 거의 없다. 이는 전력 소모가 극심한 현대 데이터 센터의 대안이자, 극저온 환경에서 작동해야 하는 양자 컴퓨터의 핵심 저장 장치로 활용될 전망이다.

피즈오알지에 따르면 연구를 주도한 칼 베르그렌(Karl Berggren) MIT 교수는 "이번 결과는 고밀도 아키텍처로 나아가는 유망한 경로를 제시한 것"이라며 "에너지 효율적인 초전도 전자 장치를 위한 초석이 될 것"이라고 밝혔다.

업계는 이번 기술이 상용화될 경우 초고속 데이터 처리가 필요한 슈퍼컴퓨터의 전력 효율을 획기적으로 개선하고, 오류 수정 기능이 탑재된 결함 허용(Fault-tolerant) 양자 컴퓨팅 구현을 앞당길 것으로 기대하고 있다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com