重大突破！清华大学团队突破 MRAM 技术瓶颈

台湾科技部在14日发表由清华大学团队研发出的最新磁阻式随机存取内存(MRAM)技术，称对半导体产业发展将有决定性的影响力。

由于摩尔定律将近，业界正努力寻求新一代的内存技术，而MRAM就是被关注的焦点之一，这是一种非挥发性内存技术，工作原理是应用巨磁阻效应，自1990 年代就开始发展。其速度不下于SRAM，且如闪存一般能在断电后保留数据，能耗更低于 DRAM，是未来通用内存的候选技术之一。

顾名思义，所谓的磁阻式随机存取内存，也就是靠电阻来记录数字讯号的技术。简单来讲，其结构大致分为三层，上层是自由翻转的铁磁层，可以快速处理数据，底层则是固定的铁磁层，可用做储存数据，两层中则以氧化层隔开。当此二铁磁层的磁化方向相同，为低电阻态，代表讯号 1，若磁化方向相反，则是高电阻态，代表信号 0。

早期的设计，不仅需要大电流来产生磁场才能使用，过低的功耗也引起不了业界的兴趣，而器件在缩小的过程中，感应场的重迭容易引发读写错误。且原本透过在底层黏上反铁磁层，以交换偏压(Exchange bias)钉锁住磁矩，然而这样旧操控方法却有很大的局限，必须先将器件升温，然后于外加磁场下降温，才能改变钉锁方向，这在实际应用上不太现实，如今新技术克服了这些瓶颈。

清华大学工学院长赖志煌与物理系教授林秀豪，带领博士生林柏宏、杨博元等组成跨领域团队，研发出的 MRAM 新一代核心技术，是在底层铁磁-反铁磁奈米膜层再加上一层奈米级白金，并透过电子自旋流来操控磁性翻转，此方法是全球首创，甚至一度引发对实验结果的质疑，认为是器件升温所导致，但透过先进的实验技术反复测量后，终于说服审稿委员的质疑。

此研究结果已于今年 2 月登上世界知名期刊《Nature Materials》。此技术不再需要加热降温，也不会对其他电子零件造成热伤害，并可与现有电子组件的制程无缝接轨，是半导体产业的重大突破，预计今年将与 STT-MRAM 技术整合，并在4年后令新世代 MRAM 原型现身，将带动相关市场发展。