臺灣科技部在14日發(fā)表由清華大學團隊研發(fā)出的最新磁阻式隨機存取內(nèi)存(MRAM)技術，稱對半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展將有決定性的影響力。
由于摩爾定律將近，業(yè)界正努力尋求新一代的內(nèi)存技術，而MRAM就是被關注的焦點之一，這是一種非揮發(fā)性內(nèi)存技術，工作原理是應用巨磁阻效應，自1990 年代就開始發(fā)展。其速度不下于SRAM，且如閃存一般能在斷電后保留數(shù)據(jù)，能耗更低于 DRAM，是未來通用內(nèi)存的候選技術之一。
顧名思義，所謂的磁阻式隨機存取內(nèi)存，也就是靠電阻來記錄數(shù)字訊號的技術。簡單來講，其結構大致分為三層，上層是自由翻轉的鐵磁層，可以快速處理數(shù)據(jù)，底層則是固定的鐵磁層，可用做儲存數(shù)據(jù)，兩層中則以氧化層隔開。當此二鐵磁層的磁化方向相同，為低電阻態(tài)，代表訊號 1，若磁化方向相反，則是高電阻態(tài)，代表信號 0。
早期的設計，不僅需要大電流來產(chǎn)生磁場才能使用，過低的功耗也引起不了業(yè)界的興趣，而器件在縮小的過程中，感應場的重迭容易引發(fā)讀寫錯誤。且原本透過在底層黏上反鐵磁層，以交換偏壓(Exchange bias)釘鎖住磁矩，然而這樣舊操控方法卻有很大的局限，必須先將器件升溫，然后于外加磁場下降溫，才能改變釘鎖方向，這在實際應用上不太現(xiàn)實，如今新技術克服了這些瓶頸。
清華大學工學院長賴志煌與物理系教授林秀豪，帶領博士生林柏宏、楊博元等組成跨領域團隊，研發(fā)出的 MRAM 新一代核心技術，是在底層鐵磁-反鐵磁奈米膜層再加上一層奈米級白金，并透過電子自旋流來操控磁性翻轉，此方法是全球首創(chuàng)，甚至一度引發(fā)對實驗結果的質疑，認為是器件升溫所導致，但透過先進的實驗技術反復測量后，終于說服審稿委員的質疑。
此研究結果已于今年 2 月登上世界知名期刊《Nature Materials》。此技術不再需要加熱降溫，也不會對其他電子零件造成熱傷害，并可與現(xiàn)有電子組件的制程無縫接軌，是半導體產(chǎn)業(yè)的重大突破，預計今年將與 STT-MRAM 技術整合，并在4年后令新世代 MRAM 原型現(xiàn)身，將帶動相關市場發(fā)展。
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