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MRAM技術再突破 工研院啟動全新記憶體戰局!!(下)
 

【CTIMES/SmartAuto 姚嘉洋 報導】   2013年07月08日 星期一

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MRAM是一種磁性多層膜的堆疊結構,在這當中最為關鍵的三層,上下兩層為磁性層(一為參考層,一為自由層),中間則為絕緣層。早前的MRAM的磁性層的磁化方向是水平排列,並可由電流來控制旋轉方向。方向相同時,為低組態;相反時則為高組態,透過組態的不同,來定義數位世界的「0」和「1」,不過這種作法,礙於物理特性的關係,在實際的體積上不易微縮,加上需要的電流也相對較大。故水平式架構較不受到產業界歡迎。

工研院電光所奈米電子技術組組長顧子琨 BigPic:774x518
工研院電光所奈米電子技術組組長顧子琨 BigPic:774x518

工研院電光所奈米電子技術組組長顧子琨談到,MRAM就架構上可分為水平式與垂直式兩種,水平式由於物理問題較難克服,故現階段各大半導體廠商無不投入在垂直式架構上。雖然在垂直式架構也有不少問題需要克服,不過在現階段,像是低磁組變化率或是大寫入電流等挑戰,都已經克服。不過,問題在於,只要是磁性材料,就會有「外漏磁場」與「翻轉不對稱」的問題出現,而過去的作法需要通過電源以產生外在磁場來讓自由層進行翻轉,以相同方向來說,在翻轉上只導入少許電流就能完成,但在相反方向的情況下,就需要提供較大的電流,這就是所謂的「翻轉不對稱」。

工研院電光所的研究團隊所開發出來的「垂直式自旋磁性記憶體技術」(p-STT MRAM)所克服的技術挑戰則是「非對稱翻轉」,與此同時,這也可以兼顧低寫入電流的優勢。換言之,該技術可用極低的寫入電流來達到對稱翻轉的效果,同時也能解決物理極限的微縮挑戰。顧子琨透露,此一技術適用45奈米以下的製程,再者,MRAM本身就是以低電壓運作,如果電流可以有效降低,整體功耗便能大幅下降。

他更談到,在現階段,國際一線的半導體大廠的投入,從設備業、晶圓代工業、記憶體業與IDM(元件整合製造)等業者,幾乎都投入垂直式自旋磁性記憶體技術的研發,就他了解,中國其實也投入少不少資源。之所以會引起全球半導體一線大廠的高度重視。顧子琨分析,若僅只把MRAM與記憶體產業加以連結,是相當狹隘的看法,就晶片架構上,SRAM在系統單晶片扮演極為重要的角色,若能讓晶片整體表現大幅躍進,MRAM絕對是不可獲缺的關鍵,所以晶圓代工龍頭台積電也對該技術相當重視。他預估最快會在2015至2016年就會進入送樣階段,東芝與三星有機會搶先量產。

不過,工研院畢竟扮演技術移轉的角色,顧子琨不諱言,台灣業者在MRAM的進展速度是相對較為保守的,一般來說,都是要等到市場進入萌芽期後,才會陸續投入,但在目前,已有許多國際業者與工研院洽談後續的合作事宜,態度相當積極。不管如何,可以確定的是,工研院此一突破技術已經開啟新一波的記憶體戰局,台灣記憶體業者若能把握此一機會,未嘗不是一個東山再起的機會。

關鍵字: MRAM  DRAM  SRAM  Flash  工研院  電光所  磁性記憶體 
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