MRAM技術(shù)再突破 工研院?jiǎn)?dòng)全新內(nèi)存戰(zhàn)局（下）

　　MRAM是一種磁性多層膜的堆棧結(jié)構(gòu)，在這當(dāng)中最為關(guān)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(lái)控制旋轉(zhuǎn)方向。方向相同時(shí)，為低組態(tài)；相反時(shí)則為高組態(tài)，透過(guò)組態(tài)的不同，來(lái)定義數(shù)字世界的“0”和“1”，不過(guò)這種作法，礙于物理特性的關(guān)系，在實(shí)際的體積上不易微縮，加上需要的電流也相對(duì)較大。故水平式架構(gòu)較不受到產(chǎn)業(yè)界歡迎。

　　工研院電光所奈米電子技術(shù)組組長(zhǎng)顧子琨談到，MRAM就架構(gòu)上可分為水平式與垂直式兩種，水平式由于物理問(wèn)題較難克服，故現(xiàn)階段各大半導(dǎo)體廠商無(wú)不投入在垂直式架構(gòu)上。雖然在垂直式架構(gòu)也有不少問(wèn)題需要克服，不過(guò)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(jīng)克服。不過(guò)，問(wèn)題在于，只要是磁性材料，就會(huì)有“外漏磁場(chǎng)”與“翻轉(zhuǎn)不對(duì)稱”的問(wèn)題出現(xiàn)，而過(guò)去的作法需要通過(guò)電源以產(chǎn)生外在磁場(chǎng)來(lái)讓自由層進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，以相同方向來(lái)說(shuō)，在翻轉(zhuǎn)上只導(dǎo)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(zhuǎn)不對(duì)稱”。

　　工研院電光所的研究團(tuán)隊(duì)所開(kāi)發(fā)出來(lái)的“垂直式自旋磁性內(nèi)存技術(shù)”（p- STT MRAM）所克服的技術(shù)挑戰(zhàn)則是“非對(duì)稱翻轉(zhuǎn)”，與此同時(shí)，這也可以兼顧低寫入電流的優(yōu)勢(shì)。換言之，該技術(shù)可用極低的寫入電流來(lái)達(dá)到對(duì)稱翻轉(zhuǎn)的效果，同時(shí)也能解決物理極限的微縮挑戰(zhàn)。顧子琨透露，此一技術(shù)適用45奈米以下的制程，再者，MRAM本身就是以低電壓運(yùn)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(guó)際一線的半導(dǎo)體大廠的投入，從設(shè)備業(yè)、晶圓代工業(yè)、內(nèi)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(nèi)存技術(shù)的研發(fā)，就他了解，中國(guó)其實(shí)也投入少不少資源。之所以會(huì)引起全球半導(dǎo)體一線大廠的高度重視。顧子琨分析，若僅只把MRAM與內(nèi)存產(chǎn)業(yè)加以鏈接，是相當(dāng)狹隘的看法，就芯片架構(gòu)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(jìn)，MRAM絕對(duì)是不可獲缺的關(guān)鍵，所以晶圓代工龍頭臺(tái)積電也對(duì)該技術(shù)相當(dāng)重視。他預(yù)估最快會(huì)在2015至 2016年就會(huì)進(jìn)入送樣階段，東芝與三星有機(jī)會(huì)搶先量產(chǎn)。

　　不過(guò)，工研院畢竟扮演技術(shù)移轉(zhuǎn)的角色，顧子琨不諱言，***業(yè)者在MRAM的進(jìn)展速度是相對(duì)較為保守的，一般來(lái)說(shuō)，都是要等到市場(chǎng)進(jìn)入萌芽期后，才會(huì)陸續(xù)投入，但在目前，已有許多國(guó)際業(yè)者與工研院洽談后續(xù)的合作事宜，態(tài)度相當(dāng)積極。不管如何，可以確定的是，工研院此一突破技術(shù)已經(jīng)開(kāi)啟新一波的內(nèi)存戰(zhàn)局，***內(nèi)存業(yè)者若能把握此一機(jī)會(huì)，未嘗不是一個(gè)東山再起的機(jī)會(huì)。