新型记忆体推进商用化,由材料科学与工程学系黄彦霖助理教授领导的研究团队,携手台积电、工研院、国家同步辐射研究中心、史丹佛大学及国立中兴大学等国际顶尖夥伴,成功突破自旋轨道力矩磁阻式随机存取记忆体(SOT-MRAM)的关键材料限制。这项成果不仅象徵台湾在新世代记忆体技术的研发领先,也为全球高速运算与低功耗应用开启新的可能。
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| 黄彦霖助理教授(中)的研究团队,图二为透过创新的材料膜层设计大幅提升钨材料的相稳定性。 |
记忆体被誉为电脑的「资料仓库」,负责储存指令、运算结果及各种运算资讯的重要角色。当前主流的记忆体分为挥发性与非挥发性两类:前者如DRAM与SRAM,具备高速特性却断电即失;後者如Flash,虽能长期保存资料,但读写速度受限。多年来,科学界尝试发展多种新型记忆体技术,包括PCM、STT-MRAM、FeRAM等,但在「超高速切换」与「长期稳定性」之间,始终难以取得兼顾。
台湾此次研究的关键突破,在於创新的材料膜层设计。团队成功大幅提升钨(W)材料的相稳定性,即使在高温先进制程条件下,仍能维持卓越的自旋轨道力矩效应。这项进展首次展示出64 kb SOT-MRAM阵列整合CMOS控制电路,不仅达到1奈秒的超高速切换,并能确保超过10年的长期资料稳定性,同时具备低功耗特质。
若後续能顺利推进商用化,SOT-MRAM有??成为下一代高速、低功耗且非挥发性的记忆体技术。其应用前景广泛,包括在人工智慧与大型语言模型(LLMs)运算上,能有效提升资料处理效率;在行动装置方面,将有助於延长电池续航并强化资料安全性;在车用电子与资料中心领域,则可兼顾高可靠度与节能效益,符合全球对绿色运算与永续发展的迫切需求。
这项研究成果充分展现出台湾在前瞻半导体材料科学与记忆体研发的创新能量,也突显了产学研跨界合作的力量。透过台积电的制程能力、工研院的研发能量,以及国际学术单位的合作,台湾正逐步累积成为新世代记忆体技术的关键推手。未来随着技术成熟与产业链整合,SOT-MRAM的应用将有机会全面渗透AI、行动通讯与云端资料中心,为全球资讯科技产业带来全新契机。