臺工研院MRAM技術(shù)，比臺積電和三星更穩(wěn)定

臺工業(yè)技術(shù)研究院10日于美國舉辦的國際電子元件會議（IEDM）中發(fā)表鐵電存儲器（FRAM）、磁阻隨機(jī)存取存儲器（MRAM）等6篇技術(shù)論文。其中，從研究成果顯示，工研院相較臺積電、三星的MRAM技術(shù)更具穩(wěn)定、快速存取優(yōu)勢。

臺工研院電光系統(tǒng)所所長吳志毅表示，5G、AI時(shí)代來臨，摩爾定律一再向下微縮，半導(dǎo)體走向異質(zhì)整合，而能突破既有運(yùn)算限制的下一代存儲器將扮演更重要角色，工研院新興的FRAM、MRAM讀寫速度比大家所熟知的閃存快上百倍、甚至千倍，而都是非揮發(fā)性存儲器，均具備低待機(jī)功耗、高處理效率優(yōu)勢，未來應(yīng)用發(fā)展?jié)摿善凇?/p>

他進(jìn)一步指出，F(xiàn)RAM的操作功耗極低，適合物聯(lián)網(wǎng)、可攜式設(shè)備應(yīng)用，主要研發(fā)廠商是德儀、富士通；MRAM速度快、可靠性好，適合需要高性能的場域，如自駕車、云端數(shù)據(jù)中心等，主要開發(fā)廠商有臺積電、三星、英特爾、格芯等。

MRAM技術(shù)開發(fā)方面，工研院發(fā)表自旋軌道轉(zhuǎn)矩（Spin Orbit Torque，SOT）相關(guān)成果，并透露該技術(shù)已成功導(dǎo)入自有的試量產(chǎn)晶圓廠，持續(xù)走向商品化。

工研院解釋，相較臺積電、三星等即將導(dǎo)入量產(chǎn)的第2代MRAM技術(shù)，SOT-MRAM為以寫入電流不流經(jīng)元件磁性穿隧層結(jié)構(gòu)的方式運(yùn)作，避免現(xiàn)有MRAM操作時(shí)，讀、寫電流均直接通過元件對元件造成損害的狀況，同時(shí)也具備更穩(wěn)定、更快速存取數(shù)據(jù)的優(yōu)勢。

FRAM方面，現(xiàn)存FRAM使用鈣鈦礦（Perovskite）晶體作為材料，而鈣鈦礦晶體材料化學(xué)成分復(fù)雜、制作不易且內(nèi)含的元素會干擾硅電晶體，因此提高了FRAM元件尺寸微縮難度與制造成本。工研院成功以易取得的氧化鉿鋯鐵電材料替代，不但驗(yàn)證優(yōu)異元件可靠度，并將元件由二維平面進(jìn)一步推展至三維立體結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出應(yīng)用于28納米以下嵌入式存儲器的微縮潛力。

另一篇FRAM論文中，工研院使用獨(dú)特量子穿隧效應(yīng)達(dá)到非揮發(fā)性儲存的效果，通過氧化鉿鋯鐵電穿隧接面，可使用比現(xiàn)有存儲器低上1000倍的極低電流運(yùn)作，并達(dá)到50納秒的快速存取效率與大于1000萬次操作的耐久性，此元件將來可用于實(shí)現(xiàn)如人腦中的復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行正確且有效率的AI運(yùn)算。

IEDM為指標(biāo)性半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)年度高峰會議，每年由來自全球最頂尖的半導(dǎo)體與納米科技專家一同探討創(chuàng)新電子元件發(fā)展趨勢，工研院此次發(fā)表多篇重要論文，成為新興存儲器領(lǐng)域中發(fā)表最多篇數(shù)者，同時(shí)發(fā)表論文的機(jī)構(gòu)包括臺積電、英特爾、三星等頂尖半導(dǎo)體企業(yè)。