우리가 디지털 데이터를 보관하기 위해 사용하는 SSD, 마이크로SD 카드, USB와 같은 저장장치 안에는 ‘낸드플래시’가 들어 있다. 낸드플래시는 D램과 마찬가지로 아주 작은 셀 안에 전자를 가두어 0과 1을 구분하는 방식으로 데이터를 저장하는 메모리 반도체이다. 하지만, D램과는 달리 전기 공급이 되지 않는 상태에서도 데이터가 사라지지 않고 보존되는 특성, 즉 비휘발성을 가지고 있어 각종 기기의 저장장치로 주로 사용된다.

낸드플래시가 데이터를 저장하는 원리를 보다 쉽게 이해하기 위해, 삼성전자 반도체 뉴스룸이 과학 유튜버 발명킹밥테일과 함께 특별한 실험을 준비했다. 눈에 보이지 않는 전자는 ‘쇠구슬’로 대체하고, 전자가 들어가는 공간인 셀은 ‘모듈’로 제작한 뒤, 이를 조합한 아날로그식 석판을 제작했다. 이 석판을 활용해 낸드플래시의 전하 트랩 기술*과, 셀을 아파트처럼 수직으로 쌓아 집적도를 높이는 ‘V 낸드 적층 구조’까지 실험을 통해 살펴봤다.

*전하 트랩 기술(CTF, Charge Trap Flash): 낸드플래시 내부에 있는 미세한 저장층에 전기가 끊겨도 전자를 안정적으로 유지하는 기술

전자의 세계를 컨트롤해 작은 반도체 칩 안에 엄청난 양의 정보를 저장하는 현대 기술의 정수, 낸드플래시! 쇠구슬과 석판으로 재현한 낸드플래시의 원리를 영상으로 직접 확인해 보자.

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컴퓨팅 시스템을 구성하는 핵심 메모리 반도체인 D램은 전원이 차단되면 저장된 데이터가 사라지는 휘발성 메모리다. 데이터를 유지하기 위해 D램은 주기적으로 셀에 전하를 다시 채우는 리프레시 과정을 반복한다.

이러한 D램의 원리를 눈으로 보고 쉽게 이해할 수 있도록 삼성전자 반도체 뉴스룸이 유튜버 발명킹밥테일과 함께 물의 흐름을 활용한 ‘D램 책상’ 만들기에 도전했다. 구멍 뚫린 비커에 물을 넣고 가만히 두면 물이 새듯, 리프레시를 해주지 않으면 전하가 자연스럽게 빠져나가는 D램 셀의 특성을 실험으로 구현했다.

누구보다 바쁘게 움직여야 기억을 지킬 수 있는 D램의 작동 원리! 발명킹밥테일의 실험 영상을 통해 확인해 보자.

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