成功開發新型磁性記憶體 國研院全球第二

在低耗能、速度快、面積小的磁性記憶體（MRAM）中，主要有「自旋轉移力矩式」（STT）、「自旋軌道力矩式」（SOT）等兩種型態，前者技術已相當成熟，而國研院半導體中心日前已成功開發出新型態的後者，是繼世界第一大半導體公司英特爾（Intel）後，全球第二的研究團隊。

目前半導體晶片市場中約有1/3至1/4為記憶體市場，而記憶體可依「停止供電後是否還能保留資料」分為「揮發性」與「非揮發性」，前者常見於電腦中的動態隨機存取記憶體（DRAM）、靜態隨機存取記憶體（SRAM），雖然存取速度快，但有耗電、斷電後資料流失等缺點；後者如隨身碟等快閃記憶體，雖然斷電後資料不會流失，但存取速度較慢。

國家實驗研究院9日舉行研究成果發表記者會，國研院院長吳光鐘致詞時表示，半導體晶片供不應求，許多晶片裡都需要能快速讀寫、低耗電、斷電後不會遺失資料的記憶體元件，而MRAM兼具快閃記憶體的非揮發性，以及DRAM的可快速操作的2種優點，因此被視為下個世代通用型記憶體的主流。

國研院半導體中心製程整合組組長李愷信指出，MRAM可分為「自旋轉移力矩式磁性記憶體」（STT-MRAM）及「自旋軌道力矩式磁性記憶體」（SOT-MRAM）等兩種。前者的技術已相當成熟，包含台積電、三星、英特爾等半導體大廠都已提供代工；後者的技術門檻很高，但耗能及寫入速度更低，且面積使用率、讀寫速度可達上百倍，元件耐久性也更好。

而國研院半導體中心這次攜手清大、臺大、工研院電子與光電系統研究所共同參與科技部的半導體射月計畫，成功研發出具有「垂直異向性」的新型態SOT-MRAM；有別於目前的「水平異向性」，將元件中磁極方向旋轉90度，李愷信舉例，就像把元件中的小磁鐵從水平方向改為垂直立起，有助進一步縮小體積。

國研院半導體中心副主任謝嘉民說，未來若與運算晶片結合，在嵌入式記憶體應用上具備潛力，有望能應用在自駕車等反應低延時的領域中；不過，SOT-MRAM目前仍在學術創新階段，技轉時可能必須重新設計電路。

此外，國研院半導體中心也將逐步建置MRAM尖端製程及量測技術的平臺，規劃在3到4年開發完成「超高真空金屬與金屬氧化物薄膜濺鍍」、「離子性蝕刻、「磁性電性量測分析」等技術，盼能協助臺灣在SOT-MRAM領域的發展。◇