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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 반도체 메모리도 휴식 필요한 이유

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반도체 메모리 디램, 전원 끄면 데이터 사라진다

4차 산업혁명 시대를 맞아 데이터의 중요성이 그 어느 때 보다 높다. 특히 데이터는 인공지능 학습에 필요하다. 그래서 데이터가 힘의 원친이 된다. 그런데 인공지능 프로세서가 데이터로 학습하거나 판단할 때, 꼭 메모리로부터 데이터를 받아 와야 한다. 그리고 계산 후에 다시 저장해야 한다.

      김정호 교수

여기에서 시간이 걸리고 전력이 많이 소모된다. 그래서 빠르게 읽고 저장할 수 있는 빨리 반응하는 반도체 메모리의 수요가 증가하고 있다. 반도체 메모리 중에 빠른 동작 속도를 나타내면서 아울러 가장 많은 수요를 차지하는 반도체 메모리가 바로 디램(DRAM, Dynamic Random-Access Memory)이다. 저장 밀도도 높고 나노 초 (10억분의 1초) 단위의 동작 속도를 보인다. 디램은 데이터를 유지하려면 지속적인 전기 공급이 필요하기 때문에 DRAM은 휘발성 기억 장치(Volatile Memory)에 속한다. 현재 삼성전자와 SK 하이닉스가 세계 디램 시장의 1, 2 위를 차지하고 있다.

디램은 가장 간단한 구조를 가지면서 경제성이 높은 반도체 메모리 기억장치이다. 디램에는 한 개의 트랜지스터(Transistor)와 한 개의 캐패시터(Capacitor)로 이루어져 있다. 이 다른 말로 축전기라고 부르는 이 캐패시터에 전자를 저장한다. 전자가 충분히 저장된 상태이면 디지털로 ‘1’ 이고 전자가 비어 있으면 디지털로 ‘0’ 인 상태가 된다. 그래서 디램 제작 공정 시에 최대한 작은 면적에 디램 셀(Cell)을 만들려고 좁은 면적에 3차원 구조의 캐패시터를 만든다. 거의 나노 미터(10억 분의 1 미터)급 크기에 100층 짜리 고층 빌딩을 건축하는 공사와 비슷하다.

그리고 이 캐패시터에 전자를 담았다 다시 꺼내기 위한 스위치 동작을 하는 것이 트랜지스터이다. 1개의 셀 트랜지스터와 1개의 스위치가 1 비트를 저장하는 장치가 된다. 그리고 이를 연결하기 위한 데이터용 비트라인(Bit Line), 주소를 알리기 위한 워드라인(Word Line)의 금속이 디램 내부에 격자로 배치된다. 그리고 이러한 셀들이 2차원으로 격자를 이루고, 그 주위로 센서회로, 쓰기 회로, 읽기 회로, 주소 생성 회로 등이 배치된다.

다만 디램의 단점은 전기를 끄면 데이터가 사라진다는 사실이다. 그래서 영원히 데이터를 기록하기는 불가능하다. 그래서 장기간 저장하기 위해서는 데이터를 지워지지 않은 낸드 플래쉬(NAND Flash) 메모리로 이동해야 한다. 그래서 컴퓨팅 서버에는 디램이 주로 사용되고, 데이터 센터에는 낸드플래쉬 메모리가 주로 사용된다.

반도체 메모리의 대표적 기술인 디램과 낸드플래쉬 메모리의 구조, [출처=네이버 블로그]
컴퓨터 프로세서 주변에 설치되는 SK Hynix 디램의 단면 전자현미경 사진, [출처=maltiel]

 

디램도 휴식이 필요해


그런데 디램에도 태생적인 문제가 있다. 캐패시터에 저장된 전자가 새어 나가는 전자 누설(Leakage) 문제이다. 오래 시간이 지나면 디지털 ‘1’ 로 저장된 전자가 거의 다 새어나가 디지털 ‘0’으로 변한다. 저장된 데이터 값이 변화하는 것이다. 특히 반도체 메모리의 소자의 온도가 올라가면, 전자의 활동 열 에너지가 높아져서, 전자가 셀에서 빠져나가 누설될 확률이 더욱 커진다. 또한 공정이 발달하여 캐패시터 유전체의 두께가 점점 얇아 진다. 그러면 더욱 전자가 유전체를 뚫고 나가 누설될 확률이 점점 더 높아진다.

이러한 디램의 근본적인 문제를 극복하려고 일정한 시간이 지나면 디램 셀에 가두어준 전자를 읽고 다시 데이터를 쓴다. 다시 말해서 새어 나간 전자를 다시 채우는 작업이다. 이러한 디램 동작을 ‘리프레쉬(Refresh)’라고 부른다. 이 리프레쉬 시간 동안 디램은 휴식을 취하고, 그 대신 데이터를 읽고 쓰기 동작을 하지 못한다. 프로세서와 데이터의 교환도 없다. 일종의 메모리의 ‘휴식’ 기간이 된다.

컴퓨터 시스템을 사용하는 모든 장치에서 디램은 저장장치로서 가장 많이 쓰이고 있다. 디램을 사용하는 동안 데이터를 계속 저장시켜 놓기 위해서는 지속적인 리프레쉬(Refresh)가 필요하다. 그러므로, 사용하지 않을 때에도 리프레쉬를 위해서 전력을 계속 소모하게 된다. 따라서 이 리프레쉬 동작이 반복적으로 지속되면 전력 소모는 증가하지만, 컴퓨팅 계산효율은 매우 떨어지게 된다. 이 리프레쉬 동작으로 디램의 데이터는 다시 복원되지만, 일은 잠시 멈추게 된다. 이처럼 어쩔 수 없이 디램도 휴식이 필요하다.

이렇게 전자가 누설되는 문제를 줄이는 또 다른 방법이 반도체를 냉각시키는 방법이 있다. 디램을 냉각하면 전자의 운동성이 느려져 디램 셀에서 전자가 새어 나갈 가능성이 줄어든다. 그래서 인공지능 서버나 데이터센터 서버 전체를 물속에 넣는 방법이 있을 수 있다. 그러면 온도가 0 도로 유지할 수 있다. 더욱 적극적인 방법은 컴퓨터를 아예 액체 질소에 넣고 냉각하는 방법이다. 디램을 포함하는 컴퓨터와 반도체 전체를 '액화질소(Liquified Nitrogen)’로 냉각하는 방법이다.

대부분의 질소가 기체 상태이며 자연상의 액체질소는 존재하지 않기 때문에 항상 기체 질소를 액화해서 제작하며, 액체 질소의 온도는 영하 - 196°C(77K) 이다. 매우 차가운 물질 가운데는 그나마 공기 중에서 근처에서 쉽게 구할 수 있다. 더 차가운 액체헬륨은 -269°C(4K)이다. 거의 전자의 열 운동 에너지가 정지한 상태이다. 그러면 이 온도에서 디램의 리프레쉬를 아주 드물게 하여, 컴퓨터 성능과 효율을 획기적으로 높일 수 있다. 그래서 미래의 인공지능 컴퓨터와 저장장치는 액체 질소 냉각통 안에 설치될 수도 있다.

영하 -196도 액체인 액체 질소와 그 기화 증기 사진, [출처= Thoughtco]

 

◆ 인간도 휴식 필요하다 

우리도 날씨나 일로 인해서 열을 받고 더우면 에어컨을 켠다. 찬 물에 샤워를 하기도 한다. 그래서 보통 휴가는 시원한 날씨와, 바다가 있는 휴양지로 간다. 경험에 따르면 유가지로 하와이 와이키키 해변이나 빅아일랜드(Big Island)가 최고의 장소이다. 머리를 식히는데 최적의 장소이다. 머리를 리프레쉬하는 장소이다. 이렇게 휴가를 가면 사물을 바라보는 시각이 긍정적으로 바뀌고, 생각이 낙관적으로 바뀌고, 에너지와 아이디어를 다시 충전하고 일터로 돌아온다. 더 나아가 창의적 발상을 하게 되고, 일을 하거나 해결할 신기한 방법도 얻게 되는 경우가 많다. 그래서 휴식과 휴가는 꼭 필요하다. 여름에 한달 씩 휴가를 간다면 일의 효율이 두 배는 더 늘 것 같다.

KAIST 에 프랑스 학생들이 교환학생으로 온다. 교수들에 의하면 아주 우수한 학생들로 평가 받는다. 특히 일의 집중도가 매우 높다고 한다. 정해진 시간에만 일을 하지만 창의적이고, 독창적이면서, 일의 완결도가 높다고 한다. 아마 프랑스에서 여름 3개월을 휴가를 가기 때문일 수도 있다. 4차 산업혁명 시대에 꼭 필요한 소자인 디램에서 배우는 삶의 지혜이다.

최고의 휴가지로 추천하는 하와이 와이키키 해변 전경. [출처=네이버 블로그 ]

 

 joungho@kaist.ac.kr

 

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

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법원 "노소영에 9440억 지급" 판결 [서울=뉴스핌] 백승은 기자 = 법원이 '세기의 이혼'이라고 불리는 최태원 SK 회장과 노소영 아트센터 나비 관장의 재산분할 소송 파기환송심에서 '최 회장이 재산분할금으로 9440억원을 노 관장에게 지급하라'고 판결했다. 서울고법 가사1부(재판장 이상주)는 24일 최 회장과 노 관장의 재산분할 등 사건 파기환송심 선고기일을 열고 "최 회장은 노 관장에게 9440억원과 판결이 확정된 다음날부터 다 갚는 날까지 연 5% 계산한 돈을 지급하라"고 선고했다. 양측의 법적 다툼이 시작되고 9년 만에 나온 결론이다. 파기환송심에서 가장 큰 쟁점 중 하나는 SK주식을 분할 대상으로 인정할 지 여부와 '재산분할 기준 시점'이었다. 재판부는 최 회장이 보유한 SK주식을 부부 공동재산으로 인정하면서 분할 대상으로 판단했다. 재산분할 비율은 노 관장 3분의 1, 최 회장 3분의 2로 정했다.  다만 재판부는 분할 대상 주식의 가액을 산정하는 시점은 이혼소송의 사실심(항소심) 변론 종결일인 2024년 4월16일, SK 주가가 약 16만원대였을 당시를 기준으로 책정했다. 항소심 변론종결일 이후부터 파기환송심 변론종결일(2026년 6월 26일) 사이 SK주가가 큰 폭으로 상승했는데, 이는 최 회장의 경영적 기여가 영향을 미쳤다고 봤다. 이에 대해 재판부는 "반소피고(최태원)의 보유 주식이 부부공동재산의 큰 비중을 차지하고, 최 회장 보유 주식의 가치 상승에 최 회장의 경영적 기여가 있음을 고려했다"고 했다. 아울러 재판부는 대법원 환송판결과 같이 '노태우 비자금' 300억원은 분할 대상 재산에서 제외했다. 재판부는 "노태우 지원금 300억원은 최 회장 보유 주식의 형성이나 가치 유지에 대한 노소영의 기여나 재산분할비율 산정에서 참작하지 않는다"고 했다. 이번 결정에 따라 최 회장은 노 관장에게 재산분할금 9440억원을 현금으로 지급해야 한다. 아울러 최 회장이 혼인관계 파탄 전 경영권 유지와 경영활동 일환으로 친인척에게 증여한 주식은 분할 대상 재산에서 제외했다.  이날 최 회장 측 법률대리인은 입장문을 통해 "약 20년에 가까운 혼인 해소 과정에서 작년 대법원 판결로 이혼이 확정되었고 오늘 재산분할의 파기환송심 판결이 있었다"라며 "최태원 회장은 지금까지의 과정에서 많은 분들께 심려를 끼친 것에 대하여 송구하게 생각하고 있다"고 했다. 그러면서 "판결에 대한 구체적 입장은 판결문을 면밀히 검토한 뒤 말씀드리겠다"며 재상고 의사를 밝혔다. 노 관장 측은 별다른 입장을 내지 않았다. 한편 두 사람은 지난 1988년 결혼해 세 자녀를 뒀지만 파경을 맞았다. 지난 2015년 최 회장이 혼외 자녀 소식을 언론에 알리고 2017년 7월 이혼 조정을 신청했지만 결렬됐다. 이듬해인 2018년 노 관장을 상대로 이혼소송을 제기하자 노 관장도 이혼에 응하겠다며 2019년 12월 맞소송했다. 이혼 소송 1심 재판부는 2022년 12월 '최 회장이 노 관장에게 재산분할로 현금 665억원과 위자료 1억원을 지급하라'고 판단했지만 양측 모두 불복했다. 이후 2024년 5월 2심 재판부는 최 회장이 보유한 주식회사 SK 지분도 재산분할 대상이라고 보고 재산분할 1조3808억원, 위자료 20억원을 지급하라고 판결했다. 이는 국내 이혼소송 사상 최대 규모다. 노 관장의 아버지인 노태우 전 대통령의 '300억원 비자금'이 SK그룹 성장에 상당 부분 기여한 점, 노 관장의 가사와 자녀 양육 등이 가정에 기여한 부분이 있다고 본 결과다. 지난해 10월 대법원은 위자료 20억원은 확정했지만, 재산분할은 파기환송하고 서울고법에 돌려보냈다. 노 전 대통령의 비자금은 불법 자금이라 노 관장의 기여로 평가할 수 없다고 봤다. 파기환송심 재판부도 이같은 판단을 유지했다.  100wins@newspim.com 2026-07-24 15:11
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국민의힘, 원내대표 멱살잡이 소동 [서울=뉴스핌] 송기욱 기자 = 국민의힘이 후반기 상임위원회 배정을 둘러싼 내부 충돌로 혼란에 휩싸였다. 상임위원회 배정에 항의하는 과정에서 원내대표의 멱살을 잡는 등 혼란이 연출됐다. 정점식 원내대표가 24일 원내대책회의에 불참한 가운데 정희용 사무총장이 공개 비판에 나섰다. 당사자로 지목된 권영진 의원은 이후 입장문을 내고 "이유 여하를 불문하고 무조건 저의 잘못"이라며 사과했다.정 사무총장은 이날 오전 국회에서 열린 원내대책회의에서 "국민들께 부끄럽고 한편으로 동료 의원으로서도 참담한 일이 발생했다"고 밝혔다. 앞서 권영진 의원이 전날 오후 국회 원내대표실을 찾아 상임위 배정 문제를 두고 정 원내대표에게 강하게 항의했다. 이 과정에서 원내대표실 밖 취재진에게 들릴 정도로 고성이 오갔고, 멱살잡이 등 물리적 충돌도 발생했다. 권 의원은 당초 정보위원회 배정을 희망했으나 최종적으로 행정안전위원회 간사로 배정되자 원내지도부에 강하게 반발한 것으로 전해졌다. 상임위 배정 과정에서 의원들의 희망 상임위와 전문성, 선수 등을 반영하는 기준이 충분히 설명되지 않았다는 문제의식도 있었던 것으로 알려졌다. [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 정희용 국민의힘 사무총장이 24일 오전 서울 여의도 국회에서 열린 원내대책회의에서 모두발언을 하고 있다. 2026.07.24 mironj19@newspim.com 정 사무총장은 "상임위 배정에 불만을 품은 의원이 항의하는 과정에서 급기야 한 의원은 원내대표의 멱살을 잡았고, 이를 말리던 전임 원내대표의 멱살까지 잡는 일이 있었다고 한다"고 말했다. 이어 "항의와 물리적 행위는 분명히 구분돼야 한다"며 "폭력은 결코 정당화될 수 없다"고 강조했다.정 사무총장은 "지금 이 순간에도 당원들께서는 훼손된 참정권을 되찾기 위해 거리에서, 현장에서 싸우고 있다"며 "이때 우리 당은 품격과 질서를 무너뜨리는 부끄러운 모습을 보였다"고 했다.그러면서 "당원과 국민 여러분께 실망을 안겨드려 진심으로 송구하다"며 "이번 사태를 엄중하게 받아들이겠다"고 말했다.정 사무총장은 "이런 일이 다시 반복되지 않도록 당의 명예와 품위를 훼손하는 행위에 대해서는 엄정하고 단호하게 대처하겠다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 장동규 기자 = 정점식 국민의힘 원내대표가 23일 서울 여의도 국회에서 열린 제437회 국회(임시회) 제02차 본회의에서 신동욱 최고위원과 대화하고 있다. 2026.07.23 jk31@newspim.com 그는 회의에 불참한 정 원내대표를 향해서도 "지금 우리 당에는 원내대표님의 리더십이 어느 때보다 절실하다"며 "흔들림 없이 대여 공세를 이끌어 주시기를 부탁드린다"고 했다.국민의힘 사무처 노동조합도 이날 성명을 내고 "항의와 폭력은 다르다"고 비판했다. 노조는 "국민의힘 사무처 노동조합은 원내대표의 멱살을 잡는 등 당내에서 발생한 폭력적 행위에 깊은 유감을 표한다"며 "국민의힘에서 치열한 이견과 항의는 있을 수 있다. 그러나 물리력을 행사하는 폭력은 어떠한 이유로도 정당화될 수 없다"고 밝혔다.이어 "상임위원회 배정에 대한 이견이 있었다면 대화와 당내 절차로 해결했어야 한다"며 "자신의 뜻이 받아들여지지 않았다는 이유로 원내대표의 멱살을 잡는 것은 책임 있는 국회의원의 자세가 아니다"라고 지적했다. 국민의힘 원내부대표단도 입장문을 내고 이번 사태에 대한 엄정 대응을 촉구했다. 원내부대표단은 "국민을 대표하고 민의를 받드는 국회에서, 그것도 당 원내대표의 멱살을 잡는 폭력 사태가 발생한 것은 참담함을 넘어 당의 품격과 국회의 권위를 무너뜨린 전대미문의 오점"이라고 비판했다. 이어 "이를 만류하던 전임 원내대표까지 멱살을 잡았다는 사실은 묵과할 사항이 아니다"라며 "국민의힘 원내부대표단은 이번 사태에 대해 깊은 유감을 표한다"고 밝혔다. 권영진 국민의힘 의원 [사진 = 뉴스핌 DB] 논란이 확산되자 권 의원은 이날 국민의힘 의원들에게 사과 입장문을 보냈다. 권 의원은 "어제 원내대표실에서 행한 저의 언행은 이유 여하를 불문하고 무조건 저의 부족함이고 잘못이었다"고 밝혔다.그는 "이로 인해 정점식 원내대표님께 큰 결례를 범하고, 리더십에 상처를 드렸다"며 "저의 불찰과 잘못을 깊이 반성하고 사과드린다"고 했다.이어 "이 사실을 접하고 실망과 참담함을 느끼셨을 동료 의원님들과 당원 동지들, 그리고 국민들께도 깊이 사과드린다"고 덧붙였다.oneway@newspim.com 2026-07-24 11:55
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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