MRAM技術再突破 工研院啟動全新內存戰(zhàn)局（下）

　　MRAM是一種磁性多層膜的堆棧結構，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，并可由電流來控制旋轉方向。方向相同時，為低組態(tài)；相反時則為高組態(tài)，透過組態(tài)的不同，來定義數(shù)字世界的“0”和“1”，不過這種作法，礙于物理特性的關系，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(yè)界歡迎。

　　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，水平式由于物理問題較難克服，故現(xiàn)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(xiàn)階段，像是低磁組變化率或是大寫入電流等挑戰(zhàn)，都已經克服。不過，問題在于，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(xiàn)，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(fā)出來的“垂直式自旋磁性內存技術”（p- STT MRAM）所克服的技術挑戰(zhàn)則是“非對稱翻轉”，與此同時，這也可以兼顧低寫入電流的優(yōu)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(zhàn)。顧子琨透露，此一技術適用45奈米以下的制程，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(xiàn)階段，國際一線的半導體大廠的投入，從設備業(yè)、晶圓代工業(yè)、內存業(yè)與IDM（組件整合制造）等業(yè)者，幾乎都投入垂直式自旋磁性內存技術的研發(fā)，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與內存產業(yè)加以鏈接，是相當狹隘的看法，就芯片架構上，SRAM在系統(tǒng)單芯片扮演極為重要的角色，若能讓芯片整體表現(xiàn)大幅躍進，MRAM絕對是不可獲缺的關鍵，所以晶圓代工龍頭臺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，***業(yè)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后，才會陸續(xù)投入，但在目前，已有許多國際業(yè)者與工研院洽談后續(xù)的合作事宜，態(tài)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內存戰(zhàn)局，***內存業(yè)者若能把握此一機會，未嘗不是一個東山再起的機會。