新型記憶體推進商用化,由材料科學與工程學系黃彥霖助理教授領導的研究團隊,攜手台積電、工研院、國家同步輻射研究中心、史丹佛大學及國立中興大學等國際頂尖夥伴,成功突破自旋軌道力矩磁阻式隨機存取記憶體(SOT-MRAM)的關鍵材料限制。這項成果不僅象徵臺灣在新世代記憶體技術的研發領先,也為全球高速運算與低功耗應用開啟新的可能。
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| 黃彥霖助理教授(中)的研究團隊,圖二為透過創新的材料膜層設計大幅提升鎢材料的相穩定性。 |
記憶體被譽為電腦的「資料倉庫」,負責儲存指令、運算結果及各種運算資訊的重要角色。當前主流的記憶體分為揮發性與非揮發性兩類:前者如DRAM與SRAM,具備高速特性卻斷電即失;後者如Flash,雖能長期保存資料,但讀寫速度受限。多年來,科學界嘗試發展多種新型記憶體技術,包括PCM、STT-MRAM、FeRAM等,但在「超高速切換」與「長期穩定性」之間,始終難以取得兼顧。
臺灣此次研究的關鍵突破,在於創新的材料膜層設計。團隊成功大幅提升鎢(W)材料的相穩定性,即使在高溫先進製程條件下,仍能維持卓越的自旋軌道力矩效應。這項進展首次展示出64 kb SOT-MRAM陣列整合CMOS控制電路,不僅達到1奈秒的超高速切換,並能確保超過10年的長期資料穩定性,同時具備低功耗特質。
若後續能順利推進商用化,SOT-MRAM有望成為下一代高速、低功耗且非揮發性的記憶體技術。其應用前景廣泛,包括在人工智慧與大型語言模型(LLMs)運算上,能有效提升資料處理效率;在行動裝置方面,將有助於延長電池續航並強化資料安全性;在車用電子與資料中心領域,則可兼顧高可靠度與節能效益,符合全球對綠色運算與永續發展的迫切需求。
這項研究成果充分展現出臺灣在前瞻半導體材料科學與記憶體研發的創新能量,也突顯了產學研跨界合作的力量。透過台積電的製程能力、工研院的研發能量,以及國際學術單位的合作,臺灣正逐步累積成為新世代記憶體技術的關鍵推手。未來隨著技術成熟與產業鏈整合,SOT-MRAM的應用將有機會全面滲透AI、行動通訊與雲端資料中心,為全球資訊科技產業帶來全新契機。