전원이 꺼져도 기억하는 자석 메모리

Ryan

Sep 19

9 min read

전원이 꺼져도 기억하는 자석

MRAM과 Everspin 분석

RyanLab 반도체 특집 | 기술 원리와 미래가치 그리고 투자 관점

빠름과 기억 중 하나를 포기해야 했던 메모리 설계의 타협을 MRAM은 어디까지 줄일 수 있을까

기준일 2026년 9월 19일

반도체 특집을 이어오면서 한 가지 질문이 계속 머릿속에 남았다.

왜 컴퓨터의 메모리는 아직도 역할이 이렇게 많이 나뉘어 있을까.

SRAM은 빠르지만 비싸고, DRAM은 작업 공간으로 훌륭하지만 전원이 꺼지면 모든 것을 잊는다. NAND Flash는 전원이 없어도 데이터를 보존하지만, DRAM처럼 빠르게 읽고 쓰기에는 한계가 있다.

그래서 우리는 빠른 메모리와 오래 기억하는 저장장치를 따로 사용한다. 컴퓨터를 켤 때마다 저장장치의 데이터를 DRAM으로 불러오고, 프로세서 가까이에는 다시 SRAM 캐시를 둔다.

그런데 만약 하나의 메모리가 빠르면서도 전원이 꺼진 뒤까지 기억할 수 있다면 어떨까.

FRAM을 조사하면서도 비슷한 질문을 던졌다. 그리고 그 질문의 다른 답을 따라가다 만난 기술이 MRAM, 즉 Magnetoresistive Random Access Memory다.

MRAM은 전하가 아니라 자석의 방향으로 정보를 기억하는 메모리다.

이 작은 차이가 우리가 알고 있던 메모리의 경계를 흔들고 있다.

그림 1 MTJ의 자성 방향에 따라 달라지는 저항을 표현한 개념도

전자가 아니라 자석으로 0과 1을 남긴다

DRAM과 NAND Flash는 기본적으로 전하를 이용해 데이터를 표현한다.

하지만 전하는 새거나, 시간이 지나며 약해지거나, 기록 과정에서 소자가 마모될 수 있다. DRAM이 데이터를 유지하기 위해 끊임없이 새로 충전하는 ‘리프레시’를 해야 하는 이유도 여기에 있다.

MRAM의 핵심에는 MTJ(Magnetic Tunnel Junction·자기터널접합)라는 아주 작은 구조가 있다.

MTJ는 두 개의 자성층과 그 사이의 얇은 절연막으로 구성된다. 한 자성층의 방향은 고정되어 있고 다른 층의 방향은 바꿀 수 있다.

두 자성층의 방향이 같으면 전기저항이 낮아지고, 반대면 저항이 높아진다. 칩은 이 저항의 차이를 읽어 0과 1을 구분한다.

전원이 꺼져도 자석의 방향은 그대로 남는다. 따라서 MRAM은 비휘발성 메모리다.

동시에 데이터에 임의로 접근할 수 있고, NAND보다 훨씬 빠르게 쓰며, 반복 기록에도 강하다. 그래서 MRAM을 설명할 때 흔히 “SRAM의 속도, DRAM의 사용성, Flash의 비휘발성을 결합하려는 메모리”라는 표현이 등장한다.

다만 ‘결합하려는’이라는 말이 중요하다.

MRAM이 세 메모리의 모든 장점을 같은 가격과 같은 밀도로 완성했다는 뜻은 아니기 때문이다.

MRAM에도 세대가 있다

초기의 Toggle MRAM은 외부 자기장을 이용해 저장 방향을 바꿨다. 신뢰성과 내구성은 좋았지만 셀을 작게 줄이고 전력 사용을 낮추는 데 제약이 있었다.

오늘날 상용화의 중심은 STT-MRAM(Spin-Transfer Torque MRAM)이다.

STT-MRAM은 전류 속 전자의 스핀을 이용해 자성층의 방향을 바꾼다. Toggle 방식보다 셀을 작게 만들기 유리해 독립형 메모리뿐 아니라 프로세서 내부에 넣는 eMRAM으로 영역을 넓혔다.

IBM 연구진은 2024년 리뷰에서 STT-MRAM이 속도, 내구성, 밀도, 제조 용이성을 함께 제공하며 첨단 자동차 MCU 등을 위한 embedded Flash의 대안으로 자리 잡고 있다고 평가했다.

그 다음 후보는 SOT-MRAM(Spin-Orbit Torque MRAM)이다.

STT-MRAM은 같은 경로로 읽기와 쓰기를 하지만, SOT-MRAM은 읽기와 쓰기 경로를 분리한다. 이론적으로 더 빠르고 내구성이 높으며 쓰기 오류도 줄일 수 있다. imec은 SOT-MRAM이 높은 내구성과 sub-nanosecond 스위칭을 통해 고성능 캐시 영역까지 진입할 잠재력을 연구해 왔다.

그러나 단자가 늘면서 셀 면적과 제조 복잡도가 커지는 문제가 있다. 따라서 SOT-MRAM은 현재의 대규모 범용 메모리라기보다, 미래의 고속 embedded memory와 last-level cache 후보에 더 가깝다.

즉 MRAM의 현재와 미래를 구분할 필요가 있다.

· 현재의 중심: Toggle MRAM과 STT-MRAM을 이용한 산업·자동차·항공우주·데이터 무결성·embedded Flash 대체

· 다음 단계: 더 높은 밀도의 STT-MRAM과 저전력 eMRAM 확대

· 장기적인 도전: SOT-MRAM 등을 통한 SRAM 캐시 일부 대체와 메모리 계층 단순화

FRAM과 MRAM은 무엇이 다를까

최근 살펴본 FRAM과 비교하면 MRAM의 위치가 더 선명해진다.

구분	MRAM	FRAM	DRAM	NAND Flash
기억 방식	자성 방향과 저항 차이	강유전체의 분극	커패시터의 전하	Floating gate 또는 charge trap의 전하
전원 차단 후 보존	가능	가능	불가능	가능
쓰기 속도	매우 빠름	매우 빠름	매우 빠름	상대적으로 느림
반복 기록 내구성	매우 높음	매우 높음	사실상 매우 높음	상대적으로 낮음
집적도·대용량화	개선 중	제한적	높음	매우 높음
유력한 자리	eFlash 대체, 산업·자동차, 고속 persistent memory	초저전력 센서·IoT·특수 embedded memory	시스템 주기억장치, HBM	SSD·스토리지

FRAM은 낮은 전압과 낮은 쓰기 에너지에서 강점이 있다. 센서가 아주 적은 전력으로 데이터를 자주 기록해야 하는 환경에 잘 어울린다.

MRAM은 상대적으로 더 높은 속도와 확장 가능성, CMOS 공정과의 통합 가능성에서 주목받는다. 고온, 방사선, 갑작스러운 전원 차단처럼 데이터가 절대로 사라져서는 안 되는 환경에서도 가치가 크다.

둘은 당장 DRAM이나 NAND 전체를 빼앗는 경쟁자라기보다, 기존 메모리로 해결하기 어려운 문제를 서로 다른 방식으로 공략하는 기술에 가깝다.

MRAM이 이미 사용되는 곳

MRAM은 아직 실험실에만 있는 기술이 아니다.

공장 자동화 장비와 스마트 미터에서는 전원이 갑자기 끊겨도 마지막 상태와 중요한 기록을 남겨야 한다. 자동차에서는 충돌, 진동, 온도 변화 속에서도 설정과 안전 관련 데이터를 안정적으로 보존해야 한다.

항공우주와 국방 분야에서는 방사선과 극한 환경에 대한 내성이 중요하다. 데이터센터에서는 전원 장애 때 로그와 메타데이터를 즉시 보존하고 시스템 복구 시간을 줄이는 용도로 MRAM의 가치가 생긴다.

여기에 embedded MRAM이라는 더 큰 흐름이 있다.

미세공정으로 내려갈수록 embedded Flash를 로직 칩 안에 함께 만드는 과정은 점점 까다롭고 비싸진다. 반면 MRAM은 로직 트랜지스터를 만든 뒤 상부 배선 공정에 MTJ를 추가할 수 있다. 모든 공정 문제가 해결됐다는 뜻은 아니지만, 첨단 MCU와 SoC 내부의 비휘발성 메모리를 구현할 현실적인 대안이 된다.

MRAM의 첫 번째 큰 시장은 DRAM을 정면으로 대체하는 곳이 아니라, 칩 안에 들어 있던 Flash를 대체하는 곳에서 열릴 가능성이 높다.

그림 2 자동차 산업 자동화 우주 데이터센터 Edge AI로 넓어지는 MRAM 적용 영역

AI 시대에 MRAM을 다시 보게 되는 이유

AI 반도체 경쟁은 연산 성능만의 경쟁이 아니다.

데이터를 어디에 두고, 얼마나 빨리 옮기며, 이동할 때 얼마나 많은 전력을 쓰느냐가 전체 시스템 성능을 결정한다. HBM이 AI 가속기의 핵심으로 떠오른 것도 같은 이유다.

그렇다면 MRAM이 HBM이나 DRAM을 대신할 수 있을까.

가까운 미래에는 가능성이 낮다. 현재 MRAM은 DRAM과 NAND에 비해 비트당 가격과 집적도에서 불리하다. 대규모 AI 모델의 가중치와 KV cache를 담는 수십·수백 GB 규모의 주 메모리로 바로 들어가기에는 경제성이 부족하다.

그러나 AI의 모든 메모리가 HBM일 필요는 없다.

Edge AI 장치가 전원이 켜지는 즉시 모델과 설정을 불러오고, 전력 공급이 불안정한 상황에서도 상태를 유지하며, 학습 또는 센서 데이터를 자주 기록해야 한다면 MRAM의 장점이 커진다.

더 장기적으로 SOT-MRAM이 속도와 쓰기 에너지, 수율 문제를 해결한다면 프로세서 내부의 일부 SRAM 캐시를 대체할 가능성도 있다. 전원이 꺼져도 캐시의 상태를 유지하는 ‘Normally-off computing’이 가능해지면, 사용하지 않는 회로의 전원을 더 적극적으로 끌 수 있다.

AI 시대의 MRAM 가치는 대용량 그 자체보다 데이터 이동과 대기 전력을 줄이는 데서 먼저 나타날 수 있다.

작은 시장에서 시작되는 변화

MRAM 전문 상장사인 Everspin Technologies의 실적은 이 기술의 현실을 동시에 보여준다.

Everspin의 2025년 매출은 $55.2M이었고, 이 가운데 MRAM 제품 매출은 $48.3M이었다. 2026년 2분기 매출은 $18.7M, MRAM 제품 매출은 $15.3M으로 전년 동기 대비 성장했다. 그러나 같은 분기 GAAP 기준 순손실은 $3.6M이었다.

이 숫자는 두 가지를 말한다.

첫째, MRAM은 이미 고객이 돈을 내고 사용하는 상용 기술이다.

둘째, 아직 DRAM·NAND와 같은 거대한 메모리 산업으로 성장했다고 보기는 어렵다.

Everspin은 산업, 데이터센터, 에너지, 항공우주·방산 등 신뢰성이 중요한 시장에 집중하고 있다. 회사는 700건 이상의 활성 특허 및 출원을 보유하고 있다고 밝히고 있으며, 독립형 MRAM 분야에서 가장 직접적인 투자 대상이다.

하지만 투자자가 기억해야 할 점도 있다. Pure-play라는 것은 성장의 수혜를 직접 받는다는 뜻인 동시에 고객 집중, 작은 매출 기반, 긴 설계 채택 주기, 연구개발비 부담을 그대로 감당한다는 뜻이다.

반면 Samsung Electronics, TSMC, GlobalFoundries 같은 파운드리와 종합반도체 기업은 eMRAM을 공정 플랫폼의 일부로 개발하거나 제공한다. 이 기업들은 MRAM이 성장해도 전체 실적에서 차지하는 비중이 작아 ‘MRAM 순수 투자’로 보기는 어렵다.

재료와 장비 업체도 잠재적 수혜자가 될 수 있지만, MRAM 매출만 분리해 확인하기 어려운 경우가 많다. 테마와 실제 이익의 거리가 멀 수 있다는 뜻이다.

투자자는 무엇을 확인해야 할까

MRAM을 투자 테마로 볼 때 시장 규모 전망 하나만 믿어서는 안 된다. 더 중요한 것은 기술이 실제 양산과 매출로 넘어가고 있는지 확인하는 일이다.

내가 보려는 신호는 다음과 같다.

1. 밀도가 얼마나 빨리 높아지는가

MRAM이 저장할 수 있는 용량이 커져야 적용 시장도 넓어진다. 하지만 단순한 시제품 발표보다 고객 인증과 양산 출하가 중요하다.

2. embedded MRAM이 자동차 MCU와 Edge AI SoC에 얼마나 채택되는가

이 영역은 MRAM이 기존 embedded Flash를 대체하며 규모를 만들 수 있는 가장 현실적인 출발점이다.

3. 쓰기 전력과 오류율, 데이터 보존성의 균형이 개선되는가

MTJ를 작게 만들수록 데이터를 안정적으로 오래 보존하면서 낮은 전력으로 방향을 바꾸는 일이 어려워질 수 있다. 논문의 최고 기록보다 넓은 온도 범위에서의 수율과 신뢰성이 중요하다.

4. SOT-MRAM이 연구 단계를 넘어 제조 가능한 구조가 되는가

SOT-MRAM이 실제 공정 비용과 셀 면적 문제를 해결한다면 MRAM의 시장은 비휘발성 저장을 넘어 고속 캐시 쪽으로 확장될 수 있다.

5. 매출의 질이 좋아지는가

제품 매출 증가, 반복 주문, 신규 design win의 양산 전환, 총마진, 특정 고객 의존도를 함께 봐야 한다. 일회성 라이선스 매출만으로 기술 채택 속도를 판단하면 안 된다.

Everspin Technologies 회사 분석

MRAM이라는 기술을 주식시장에서 가장 직접적으로 추적할 수 있는 회사는 Everspin Technologies NASDAQ MRAM이다. 2008년 Freescale Semiconductor의 MRAM 사업에서 분리되어 출범했고, 현재 Arizona Chandler에 본사를 둔 MRAM 전문기업이다. 대형 메모리 회사와 달리 MRAM의 성장과 실패가 회사 가치에 직접 반영되는 pure play라는 점이 가장 큰 특징이다.

그림 3 기존 제품에서 차세대 MRAM과 새로운 응용 시장으로 이어지는 Everspin의 성장 경로

회사는 무엇으로 돈을 버는가

Everspin의 사업은 크게 세 갈래다. 첫째는 오랜 기간 검증된 Toggle MRAM 제품 판매다. 산업 자동화, 에너지 계량, 의료, 자동차처럼 낮은 용량이라도 데이터 무결성과 긴 수명이 중요한 곳에서 사용된다. 둘째는 더 높은 밀도와 처리량을 겨냥한 STT-MRAM이다. PERSYST 브랜드 아래 STT-DDR 제품은 데이터센터와 enterprise storage의 persistent write buffer 등에, EMxxLX xSPI 제품은 산업·embedded system에 초점을 맞춘다. 셋째는 MRAM IP licensing, royalty, engineering service다. 2026년에는 미국 prime contractor와 체결한 $40M 계약에서 초기 비제품 매출이 발생하기 시작했다.

사업 축	대표 제품과 활동	주요 시장	투자자가 볼 지표
Toggle MRAM	Parallel 및 Serial MRAM	산업 자동화 에너지 자동차 의료	기존 고객의 반복 주문과 안정적 총마진
PERSYST STT-MRAM	STT-DDR EMxxLX xSPI	데이터센터 산업 embedded aerospace	고밀도 제품 매출 비중과 신규 양산
차세대 제품	UNISYST AgILYST	Edge AI FPGA 중심 시스템	출시 일정 고객 인증 design win
IP와 Engineering	$40M prime contractor 계약 등	미국 방산 산업기반 및 foundry 생태계	마일스톤 인식과 제품 매출 전환

숫자로 보는 현재 위치

2025년 매출은 $55.2M으로 2024년 $50.4M보다 약 9.5% 증가했다. 이 가운데 제품 매출은 $48.3M으로 약 14.4% 성장했지만, licensing·royalty·기타 매출은 $6.9M으로 감소했다. 총마진은 51.2%, GAAP 순손실은 $0.6M이었다. MRAM 제품 수요는 개선됐지만 아직 매출 규모가 작아 연구개발과 신제품 투자가 손익에 크게 영향을 주는 구조다.

2026년 2분기에는 매출이 $18.7M으로 전년 동기 $13.2M보다 약 41.9% 증가했다. 제품 매출은 $15.3M, 총마진은 53.9%였다. 그러나 GAAP 영업비용이 $14.5M으로 늘면서 순손실 $3.6M을 기록했다. 회사가 제시한 2026년 3분기 매출 전망은 $19.5M~$20.5M이다. 성장률만 보면 분명한 가속이지만, 비용 증가의 성격과 지속 기간을 함께 봐야 한다.

지표	2024	2025	2026 Q2	해석
총매출	$50.4M	$55.2M	$18.7M	제품 성장과 계약 매출이 2026년 가속
MRAM 제품 매출	$42.2M	$48.3M	$15.3M	본업의 방향은 개선
총마진	51.8%	51.2%	53.9%	50%대 유지가 핵심
GAAP 순이익 손실	$0.8M	-$0.6M	-$3.6M	신제품 R&D와 계약 관련 비용 확인 필요
현금	해당 연말 자료 참조	$44.5M	$43.9M	현재 유동성은 양호하나 현금흐름 추적 필요

성장 논리는 design win의 양산 전환이다

반도체 부품은 고객의 설계에 들어간 뒤 인증과 양산까지 오랜 시간이 걸린다. Everspin은 2025년에 238건의 design win을 기록해 2024년 178건보다 늘었으며, 이 프로젝트들이 2026년과 2027년에 생산으로 전환될 것으로 기대하고 있다. 따라서 design win 숫자 자체보다 양산 전환율, 고객당 매출, 반복 주문이 더 중요하다.

인포그래픽 MRAM 기술이 반복 매출로 연결되기까지의 상업화 경로

새로운 촉매 세 가지

1 미국 방산과 신뢰성 시장 2026년 2분기부터 $40M 미국 prime contractor 계약의 초기 비제품 매출이 반영되기 시작했다. 2026년 9월에는 Teledyne HiRel Semiconductor와 협력해 256Mb PERSYST MRAM을 aerospace and defense solution에 확대한다고 발표했다. 진입장벽과 인증 기간이 긴 대신 채택 후 제품 수명이 길 수 있는 시장이다.

2 PERSYST와 차세대 제품군 STT-DDR과 EMxxLX를 넘어 UNISYST는 code storage와 data memory를 통합하는 embedded system용 구조를, AgILYST는 FPGA 중심 architecture의 확장을 겨냥한다. 핵심은 발표가 아니라 고객 sample과 qualification, production revenue의 순서로 진행되는지다.

3 우주와 산업 자동화 회사는 satellite, industrial automation, energy management에서 강점을 강조한다. 이 시장은 DRAM이나 NAND보다 용량보다 신뢰성, 즉각적인 기록, 방사선과 전원 장애 대응이 더 중요하다. MRAM의 장점이 가격 프리미엄을 정당화하기 좋은 영역이다.

경쟁우위와 약점

강점	왜 중요한가	반대편에서 볼 위험
20년에 가까운 상용 출하 경험	실험실 기술이 아니라 실제 고객과 품질 이력을 보유	대형 반도체 기업의 자본과 제조 규모에는 뒤처짐
700건 이상의 활성 특허와 출원	MTJ 공정 제품 설계 응용 노하우의 진입장벽	특허 수가 장기 가격 결정력을 자동 보장하지는 않음
산업 방산 우주 등 mission critical 집중	성능보다 신뢰성이 중요한 틈새에서 높은 전환 비용 가능	인증 주기가 길고 고객 프로젝트 지연의 영향이 큼
50%대 총마진과 현금 보유	소형 기업이 R&D를 이어갈 기반	매출이 작아 비용 증가와 고객 변동성이 손익을 크게 흔듦
MRAM pure play	MRAM 채택 확대의 수혜가 직접적	기술 채택이 늦어지면 분산된 다른 사업이 방어해주지 못함

Everspin을 볼 때의 투자 체크리스트

· ✓ 제품 매출이 일회성 engineering revenue보다 빠르고 꾸준하게 증가하는가

· ✓ 2025년 238건의 design win 가운데 실제 양산 전환 사례가 분기 실적에 나타나는가

· ✓ PERSYST STT-MRAM과 EMxxLX가 기존 Toggle MRAM 의존도를 낮추는가

· ✓ $40M 계약의 milestone 매출 이후 지속적인 방산 제품 매출이 발생하는가

· ✓ 총마진이 50%대를 지키면서도 GAAP 영업비용 증가가 정상화되는가

· ✓ 현금과 영업현금흐름이 신제품 투자를 감당하고 추가 자금조달 위험을 낮추는가

· ✓ UNISYST와 AgILYST가 일정에 맞게 sample qualification production 단계로 넘어가는가

내가 내리는 결론

Everspin은 거대한 범용 메모리 회사가 아니라, 데이터를 잃어서는 안 되는 작은 영역을 오래 파고든 전문기업이다.

투자 논리는 단순히 MRAM 시장 전망치가 커진다는 데 있지 않다. 기존 Toggle MRAM의 안정적인 매출 위에서 STT-MRAM의 밀도를 높이고, 방산·우주·산업·Edge AI 고객의 design win을 실제 생산 매출로 바꿀 수 있느냐에 있다.

긍정적인 점은 2026년 들어 제품 매출과 총마진이 개선되고, $40M 계약 및 aerospace partnership처럼 새로운 수요 경로가 보이기 시작했다는 것이다. 조심할 점은 여전히 연 매출이 수십 million dollars 수준인 microcap이고, GAAP 손익이 R&D와 프로젝트 비용에 크게 흔들린다는 것이다.

따라서 Everspin은 이미 검증된 안정형 메모리 대형주라기보다, 상용 기반을 가진 차세대 메모리 option에 가깝다. 기대만으로 평가하기보다 매 분기 design win에서 qualification, qualification에서 production으로 이어지는 전환을 확인해야 한다.