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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

364期2022年07月號

出版日期:2022/07/15

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磁性記憶體技術大突破

整理/凃心怡

更快、更節能、更耐用!工研院日前宣布,分別與台積電、陽明交通大學合作研發,在磁性記憶體的技術上展現重大突破,開發出可0.4奈秒高速寫入的SOT-MRAM與工作溫度橫跨攝氏400度的STT-MRAM,為臺灣邁向新世代記憶體奠定優勢基礎。

隨著AI人工智慧、5G與智慧物聯網(AIoT)等科技快速進展,前瞻記憶體研發能量,成為臺灣半導體產業能否能在下世代發光發熱的關鍵。

在經濟部技術處支持下,工研院持續在半導體前瞻研發領域推動各式創新應用發展,不僅與晶圓製造龍頭台積電合作,開發世界前瞻的自旋軌道扭矩磁性記憶體(Spin Orbit Torque Magnetoresistive Random Access Memory;SOT-MRAM)陣列晶片;也攜手國立陽明交通大學,研發出工作溫度橫跨近400度之自旋轉移矩磁性記憶體(Spin-Transfer-Torque MRAM;STT-MRAM)技術。

高速、節能、高耐受 下世代記憶體新星

製程微縮是在半導體先進製程的重要趨勢,在此趨勢之下,磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)具有可微縮至22奈米以下的潛力,且具有高讀寫速度、低耗電,斷電後仍可保持資料的特性,特別適用於嵌入式記憶體的新興領域。

工研院電子與光電系統所所長張世杰表示,MRAM有媲美靜態隨機存取記憶體(SRAM)的寫入、讀取速度,兼具快閃記憶體非揮發性,近年來已成為半導體先進製程、下世代記憶體與運算的新星。

記憶體若在高寫入速度的前提下,使用電壓電流越小,代表效率越高。工研院攜手台積電共同發表具備高寫入效率與低寫入電壓的SOT-MRAM技術,可達0.4奈秒高速寫入、7兆次讀寫之高耐受度,還有超過10年資料儲存能力等特性,未來可整合成先進製程嵌入式記憶體,在AI人工智慧、車用電子、高效能運算晶片等領域前景極佳。

耐溫差近400度記憶體 量子、航太潛力大

工研院也結合學界研發能量,與陽明交大研發出工作溫度橫跨近攝氏400度的新興磁性記憶體高效能運作技術,在全球半導體領域頂尖的「超大型積體技術及電路國際會議」(Symposium on VLSI Technology and Circuits)發表論文。

研發團隊透過優化STT-MRAM的多層膜與元件,提升寫入速度、縮短延遲,並降低寫入電流與增高使用次數,更能在攝氏127度到零下269度範圍內,維持穩定且高效能的資料存取能力,未來在量子電腦、航太領域等前瞻應用與產業上潛力大。

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