![Investigadores del KAIST en fotografía conmemorativa: (fila trasera, de izquierda a derecha) profesora Kwon Ji-min, investigador Gu Hyun-ho, doctora Jung Hak-soon, doctor Lee Yong-woo; (fila frontal, de izquierda a derecha) investigador Park Min-ho, doctora Cho Young-min, investigadora Yang Hee-soo, investigador Baek Seung-hun, entre otros miembros del equipo de investigación del KAIST. [Fotografía=KAIST]](https://image.ajunews.com/content/image/2026/08/20/20260820082148285937.jpg)
Equipo de investigadores del KAIST ha desarrollado una tecnología de dispositivo de memoria de última generación que permite aumentar el rendimiento de semiconductores para inteligencia artificial mientras reduce el consumo de energía. La característica principal es la resolución del problema de defectos estructurales, un inconveniente crónico identificado en estructuras tridimensionales de semiconductores apilados.
El KAIST anunció el 20 de agosto que el equipo de investigación del departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, dirigido por la profesora Kwon Ji-min, en colaboración con investigadores nacionales del UNIST, la Universidad de Yonsei y otras instituciones, ha desarrollado una nueva estructura de película aislante multicapa que reduce defectos en transistores de canal vertical en óxido (VCT), dispositivo de memoria de próxima generación, y que aumenta significativamente el rendimiento y la estabilidad operativa.
La memoria DRAM ha evolucionado durante décadas hacia la reducción del tamaño de dispositivos para almacenar más datos en la misma área y disminuir el consumo de energía. Sin embargo, conforme el método tradicional de miniaturización en estructura plana se aproxima a sus límites físicos, la estructura tridimensional que apila dispositivos para aumentar la densidad de integración ha cobrado relevancia.
El VCT es un dispositivo cuyo canal de flujo de corriente se orienta en dirección vertical, en lugar de la dirección horizontal convencional, lo que permite ubicar más dispositivos en un área limitada, facilitando la implementación de memoria de alta densidad. El uso de óxidos semiconductores como material del canal reduce significativamente los fenómenos de pérdida de corriente.
El desafío principal radicaba en el fenómeno de "vacancias de oxígeno", donde átomos de oxígeno se ausenten de sus posiciones en el semiconductor óxido. Cuando aumenta la cantidad de estos espacios vacíos, las características eléctricas del semiconductor se alteran, dificultando el funcionamiento estable del dispositivo. Sin embargo, suministrar oxígeno sin control provoca que el oxígeno se desplace hacia los electrodos metálicos, oxidándolos y degradando el rendimiento. Por lo tanto, se requería una tecnología para controlar con precisión el movimiento del oxígeno.
Para resolver este problema, el equipo de investigación desarrolló una nueva película aislante multicapa compuesta por nitruro de silicio, dióxido de silicio y nitruro de silicio (SiN·SiO₂·SiN). Esta película aislante, que va más allá de su función tradicional de bloqueo eléctrico, se utiliza como "túnel de oxígeno" para controlar su movimiento, permitiendo que el oxígeno se desplace hacia el semiconductor óxido donde es necesario, mientras restringe su movimiento hacia los electrodos que no deben oxidarse.
Como resultado, el equipo de investigación logró alcanzar niveles mundiales de excelencia en flujo de corriente y tiempo de retención de datos en transistores de canal vertical en óxido. Incluso después de someter los dispositivos a estrés operativo superior a 10 millones de ciclos (10⁷), el cambio de voltaje umbral se mantuvo por debajo de 50 milivolios (mV), demostrando alta estabilidad operativa. Además, el equipo implementó una tecnología que combina semiconductores CMOS tradicionales basados en silicio con nuevos semiconductores de óxido para evaluar el rendimiento del sistema.
Se espera que esta tecnología mejore el desempeño de la tecnología de cómputo en memoria (CIM), que realiza operaciones computacionales dentro o adyacente a la memoria, superando las limitaciones de la arquitectura convencional donde memoria y procesador están separados, requiriendo intercambio de datos en cada operación aritmética.
La profesora Kwon Ji-min comentó: "Del mismo modo que para construir un edificio de gran altura es tan importante asegurar estabilidad estructural como aumentar el número de pisos, en semiconductores tridimensionales el elemento clave es lograr un funcionamiento estable mientras se apilan más capas". Y agregó: "Esperamos que esta tecnología acelere el desarrollo de semiconductores de memoria de próxima generación que aumenten la velocidad de operación de inteligencia artificial mientras reducen el consumo de energía".
En esta investigación participaron como autor principal el investigador Gu Hyun-ho del KAIST, y como autores de correspondencia los doctores Lee Yong-woo y Jung Hak-soon, así como la profesora Kwon Ji-min. Investigadores del UNIST, Universidad de Yonsei, Instituto Coreano de Investigación Química, Universidad de Ciencia y Tecnología de Seúl y Universidad de Seúl también participaron en la investigación colaborativa.
Los resultados de la investigación fueron publicados el 20 de mayo en la revista internacional de ciencia de materiales "Advanced Functional Materials", siendo seleccionado como artículo de portada en reconocimiento de su importancia académica y originalidad.
* Este artículo ha sido traducido por IA.