下世代記憶體產業的王牌－自旋磁性記憶體

報導/陸子鈞

在有運算功能的電子產品－像是電腦、智慧型手機裡，有不同種類的記憶體負責不同的功能；接近處理器的記憶體像是SRAM與DRAM，運算速度快，但只要一關機，少了電源供給，資料就會消失，於是需要將資料存進可長期保存資料的非揮發性記憶體如硬碟與NAND FLASH中。但上述傳統元件的速度比起DRAM慢得太多，因此常拖慢系統整體運算效能，而MRAM是一種新型態的非揮發性記憶體，假如MRAM的運算速度能和SRAM或DRAM一樣快，那麼就能兼具運算和儲存資料的功能了！

經過多年的努力，工研院電光所開發出新一代自旋磁性記憶體－STT MRAM（STT：spin-torque-transfer, 自旋力矩傳輸）。有別於目前常見的MRAM利用導線產生的磁力來翻轉自由層磁性向量，狀態互換（0/1互換）所需的電流較大，資料讀取不易；STT MRAM則是利用自旋力矩傳輸效應翻轉自由層磁性向量，狀態互換所需的電流較小，耗能較低、讀寫也只需10奈秒，使得MRAM有潛力得以取代DRAM，同時作為工作記憶體及儲存記憶體。

此外，在電子產品體積日漸縮小的趨勢下，記憶體元件微型化的過程中會遭遇到熱干擾的問題，使得記憶失效。自旋磁性記憶體技術是目前最有機會克服了這個40多年以來的瓶頸，在縮小記憶體元件的同時，仍保有無限次讀寫的能力，使自旋磁性記憶體有更廣泛的應用。

這項技術是全球首次不需要外加磁場就能讓MRAM具有對稱翻轉的特性。電光所奈米電子技術組的顧子琨組長自豪地表示：「就連國外其他記憶體大廠的技術，也必須參考我們發表的報告，思考如何解這個大問題。」工研院希望新一代磁性記憶體能夠補足台灣的技術缺口，也因為和目前的CMOS積體電路製程相容，所以可以在2015年時就進入量產，具備和韓國三星、日本東芝等廠商競爭的能力。

技術專頁:NVM非揮發性記憶體

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