뉴로컴퓨터처럼 스스로 판단하거나 추리할 수 있는 컴퓨터는 인간의 두뇌에 필적할만한 구조의 논리회로와 보다 집적도가 높은 기억소자(메모리)가 필요 하다. 인간의 뇌는 반도체의 기억소자에 비유하면 거의 20조비트정도의 용량 을 가지고 있는 것으로 알려지고 있다.
이정도로 집적도가 높은 메모리가 되려면, 현재 사용되고 있는 16메가 비트 나 샘플출하되고 있는 64메가비트 메모리로는 어림도 없다. 테라비트라 불리 는 단위의 용량을 가진 초고밀도의 집적회로가 필요한 것이다.
테라비트메모리란8평방mm 집적회로 한개의 메모리칩에 1테라 즉 1조비트,바 이트로 환산하면 1천2백50억바이트, 일본글자로 환산해서 6백25억자, 일본어 사전 2천권에 해당하는 기억용량을 담은 것이다. 이것이 8평방mm에 들어가는것이다. 그리고 이 테라비트메모리의 실용화는 뉴로컴퓨터를 비롯해 차세대의 컴퓨터 나 센서를 실현하기 위한 중요한 요소로 간주되고 있다. 현재 일본의 컴퓨터 업체와 정부 연구기관이 필사적으로 개발에 나서고 있다.
현재의 수퍼컴퓨터나 고성능 워크스테이션에 사용되고 있는 메모리가 4메가 비트, 차기주력제품이 될 것으로 보이는 64메가비트, 그리고 그 이상급의 256메가비트까지는 시험제작단계에 와 있다. 앞으로 1기가비트수준의 것은 2000년경에 실현될 것으로 전망되고 있다.
이러한수준의 반도체소재로는 현재까지 기술의 연장선상에 있는 실리콘웨이 퍼로 만들 수 있다.
실리콘웨이퍼는규소를 가리키는 것으로, 암석속에 규소산염으로서 많이 포함되어 있다. 화학물질로서는 산소에 이어 많은 물질이다. 반도체의 소재로 사용되는 실리콘은 순도 98%의 실리콘을 추출해 이를 길이 1m, 직경 15cm 되는 고순도의 실리콘 결정봉을 만든다. 이것을 두께 1mm로 얇게 자른 것이실리콘웨이퍼이다. 그리고 이 직경 15cm의 실리콘 웨이퍼장에서 트랜지스터로서 5만2천5백개 상당의 VLSI 3백60개를 얻어낸다. 실리콘웨이퍼에 죽 늘어선VLSI, 이것을 하나하나 잘라내는 것은 초미세 커팅기술이다.
여기에는다이징머신이라고 하는 특수한 회전톱을 사용한다. 그 톱니의 두께는 5um. 다이징머신의 최고 제조 업체는 디스코라고 하는 일본회사로, 세계 75% 이상의 시장점유율을 차지하고 있다.
그러나기가수준보다 기억용량이 많은 테라비트 메모리의 경우는 그것을 실현하는 소재로서 초전도물질이라 불리는 새로운 소재가 필요하게 된다.
왜냐하면 대규모 회로가 되면 전기저항이 적고 스위치 속도가 빠른 소재가 필요해지기 때문이다. 초전도물질은 그러한 특성을 갖추고 있는 것이다. 초전도란 어느 일정한 온도(극저온)에서 전기저항이 0이 되는 것을 가리킨다.
티탄이나니오브같은 금속이 이에 속한다. 이들 물질은 초전도 상태가 되면손실없이 큰 전류를 흘려보내거나 강력한 자장을 발생시키는 성질을 가지고있다. 이같은 사실까지는 알고 있지만, 실제로 테라비트메모리를 개발하는 데는 일련의 기술과제를 해결하지 않으면 안된다.
하나는메모리반도체에 적합한 초전도물질을 어떻게 만드는가 하는 것이다.
그러나반도체의 소재가 되는 것도 포함해서 초전도물질 자체가 현재 연구개 발되고 있는 중이다. 더욱이 현재 개발되고 있는 초전도물질의 대부분은 실온상태가 아니라 극저온 환경에서 개발되어 시험사용되고 있는 상황이다.
그래서고온초전도물질, 즉 실온에서 사용할수 있는 초전도물질의 발견과 개발이 세계의 최첨단기술연구기관에서 다투어 추진되고 있는 것이다. "2010년 의 기술예측"에 따르면, 일본은 이 분야에서도 구미지역보다 연구가 앞서있다. 현재 민.관공동의 연구기관인 국제초전도산업기술센터에서는 92년 이트 륨계 고온 초전도체의 제조에 성공했다. 또한 대규모컴퓨터업체들도 반도체 소재로 응용할 수 있는 고온초전도물질이 수년내에 등장할 것으로 내다보고있다. 또 하나의 문제점은 반도체에 적합한 초전도물질이 개발되고 초고 밀도의 회로 설계도가 완성됐다고 해도 그것을 실제로 만들어내는 제조기술을 어떻게할 것인가 하는 것이다. 1기가비트까지의 반도체는 현재의 제조기술인 레이저를 사용해 0.1um의 선폭을 그리는 미세가공기술로 할 수 있다. 그러나 1조 비트의 초고밀한 집적도를 가진반도체의 제조기술은 아직 확립되어 있지 않다. 또한 회로 전체를 원만하게 작동시키는 제어기술, 제조 공정에서 필요한 계측기술.프로세스기술의 개발도 이제 초기 단계에 있다.
그러나일본업체들은 이 분야에서 지금까지 오랜기간에 걸쳐 이루어온 미세 가공기술의 노하우를 기초로 한층 높은 기술진전을 이룰 자신감을 가지고 있다. "초전도기술을 응용해서 테라비트메모리는 물론 20년이내에 현재보다 처리속도가 수십배 빠른 에너지 절약형 초고속컴퓨터를 실용화할 수 있을것"이 라고 어느 업체의 개발담당자는 단언했다.
** 21세기 정보사회의 핵 이렇게 보면 테라비트메모리의 실용화는 아직 요원한 것 같다. 그러나 2010 년까지는 시제품이 나올수 있을 것으로 생각된다. 앞의 보고서에 따르면 사람의 뇌의 성능에 육박하는 테라비트메모리의 개념을 완벽하게 가지고 있는것은 현재 일본뿐이라는 것이다. 이 분야에서도 일본이 세계를 제패할 가능성이 높다.
그런데다소 미래적인 이야기지만 테라비트 메모리가 실용화되면 그것은 우리의 산업이나 사회, 개인생활에 어떠한 영향이나 변화를 가져올것인가.
테라비트메모리는기억소자이기 때문에 그 자체가 직접적인 영향을 미치지는않는다. 다만 테라비트메모리를 필요로 하는 컴퓨터나 기기가 개발되어 지금보다 매우 높은 성능을 발휘할 수 있게 될 것이다.
그하나는 판단능력을 가진 고기능 컴퓨터인 뉴로컴퓨터이다. 이것을 실현하는데도 주요 기술의 하나로서 테라비트메모리가 필요하다. 인간이 사물을 판단하거나 추리한다 든지, 예측하는 것도 결국은 그때까지 축적된 여러 가지경험과 지식에 의존하는 부분이 많다. 이것만으로도 방대한 기억용량을 필요 로 하는 것이다. 그 메모리로서도 테라비트메모리가 사용될 것이다.
또현재 볼 수 있는 가전제품보다 몇배 고도화된 인텔리전트 가전 제품의 개발에도 필수적이다. 예를 들면, 전기냉장고의 경우 현재의 냉장고는 냉동,냉 장, 부분기능, 야채전용칸등 세심한 식품저장이 가능하다. 그러나 이것은 어디까지나 냉기를 직접 쐬어 냉동고를 만든다든지, 온도센서를 이용해서 냉장 방식을 약간 변경시킨다든지, 야채나 고기등 물품에 따라서 저장장소를 구분하는 정도에 지나지 않는다. 그러나 테라비트메모리를 갖춘 뉴로칩을 탑재한 냉장고는 그차원이 다르다. 냉장고 스스로 수분, 선도, 성분등 식품 하나 하나의 특성을 파악해서 최적의 보존 상태를 만들어주는 것이다.
전자레인지도 현재는 밥을 데우거나 생선을 굽는 등 음식에 따라 사람이 여러가지 버튼을 조작해 최적의 상태를 지시한다. 그러나 인텔리전트 전자레인지의 경우는 오뎅이든지 그라탱등을 전자레인지에 넣고 "잘 익혀달라" 고 희망하는 요리를 음성으로 지시하면 그대로 만들어준다.
혹은오뎅을 만들때, 어묵, 연한 야채, 갈비 등 시간이나 열량조절같은 익히는 방식이 다른 것은 함께 넣어도 각 재료의 특성의 차이를 레인지 자신이파악해서 전체를 적당하게 완성하는 것이다.
또한화상회의 시스팀이나 멀티미디어 PC등에서 하이비전에 버금가는 영상을 만드는데도 테라비트 메모리는 빼놓을 수 없다. 영상정보를 다중미디어 다중채널로 자유롭게 이용하기 위해서는 현재의 IC처럼 테라비트메모리가 대량으로 필요해지기 때문이다.
더나아가 버추얼 리얼리티(VR)시스팀에 정보를 주는 정보입력장치, 또는 인간의 눈보다 정확하게 주위의 상황을 파악할 수있는 센서같은 고도의 인식장치 등도 테라비트메모리의 채용에 의해 한층 고도의 것을 만들어낼수 있다.
예를들면, 현재의 단계에서는 뉴로컴퓨터가 가질 수 있는 인식단계는 기본적으로 인간이 지금까지 경험한 내용을 지식으로서 장치에 부여하고 장치는 구체적인 상황에 직면했을 때 한정된 지식속에서 그 상황에 가장 적절한 것을 불러내서 대처하는 것이다.
그러나테라비트메모리가 실용화돼서 이를 응용한 자기증식칩등을 사용할 수있게 되면, 습득되어 있는 사항이외의 상황에 처해도 기기자체의 경험을 바탕으로 이미 습득한 지식을 조합하거나 응용해서 상황에 자유자재로 대응할수 있게 된다.
이것은인간만이 가지고 있다고 여겨온 임기응변의 판단력을 기술적으로 만들어낼 수 있다는 것이 된다. 궁극적으로는 인간과 기계와의 직접 대화가 가능해지고 기계라고 느끼지 못할 정도의 고도화된 기계로 개발될 것이다.
테라비트메모리는21세기의 정보사회 실현에 필수적인 핵인 것이다. 그리고 현재 일본이 이 분야에서 가장 앞서 있다고 할수 있다.