MRAM技术再突破 工研院启动全新内存战局（下）

　　MRAM是一种磁性多层膜的堆栈结构，在这当中最为关键的三层，上下两层为磁性层（一为参考层，一为自由层），中间则为绝缘层。早前的MRAM的磁性层的磁化方向是水平排列，并可由电流来控制旋转方向。方向相同时，为低组态；相反时则为高组态，透过组态的不同，来定义数字世界的“0”和“1”，不过这种作法，碍于物理特性的关系，在实际的体积上不易微缩，加上需要的电流也相对较大。故水平式架构较不受到产业界欢迎。

　　工研院电光所奈米电子技术组组长顾子琨谈到，MRAM就架构上可分为水平式与垂直式两种，水平式由于物理问题较难克服，故现阶段各大半导体厂商无不投入在垂直式架构上。虽然在垂直式架构也有不少问题需要克服，不过在现阶段，像是低磁组变化率或是大写入电流等挑战，都已经克服。不过，问题在于，只要是磁性材料，就会有“外漏磁场”与“翻转不对称”的问题出现，而过去的作法需要通过电源以产生外在磁场来让自由层进行翻转，以相同方向来说，在翻转上只导入少许电流就能完成，但在相反方向的情况下，就需要提供较大的电流，这就是所谓的“翻转不对称”。

　　工研院电光所的研究团队所开发出来的“垂直式自旋磁性内存技术”（p- STT MRAM）所克服的技术挑战则是“非对称翻转”，与此同时，这也可以兼顾低写入电流的优势。换言之，该技术可用极低的写入电流来达到对称翻转的效果，同时也能解决物理极限的微缩挑战。顾子琨透露，此一技术适用45奈米以下的制程，再者，MRAM本身就是以低电压运作，如果电流可以有效降低，整体功耗便能大幅下降。

　　他更谈到，在现阶段，国际一线的半导体大厂的投入，从设备业、晶圆代工业、内存业与IDM（组件整合制造）等业者，几乎都投入垂直式自旋磁性内存技术的研发，就他了解，中国其实也投入少不少资源。之所以会引起全球半导体一线大厂的高度重视。顾子琨分析，若仅只把MRAM与内存产业加以链接，是相当狭隘的看法，就芯片架构上，SRAM在系统单芯片扮演极为重要的角色，若能让芯片整体表现大幅跃进，MRAM绝对是不可获缺的关键，所以晶圆代工龙头台积电也对该技术相当重视。他预估最快会在2015至 2016年就会进入送样阶段，东芝与三星有机会抢先量产。

　　不过，工研院毕竟扮演技术移转的角色，顾子琨不讳言，台湾业者在MRAM的进展速度是相对较为保守的，一般来说，都是要等到市场进入萌芽期后，才会陆续投入，但在目前，已有许多国际业者与工研院洽谈后续的合作事宜，态度相当积极。不管如何，可以确定的是，工研院此一突破技术已经开启新一波的内存战局，台湾内存业者若能把握此一机会，未尝不是一个东山再起的机会。