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《央廣》突破MRAM技術瓶頸 清大前瞻技術有望翻轉未來半導體

圖片來源:中央廣播電台 圖片作者:科技部

下世代記憶體技術大突破,科技部 14 日發表由清華大學團隊開發的前瞻技術,成功以電子自旋流操控磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)中的磁性,突破目前僅能先加熱、外加磁場,再降溫來改變MRAM磁性的方式。這項成果為全球首創,對國內記憶體、半導體產業發展將有決定性的影響力,近期也登上全球材料界頂級期刊「自然材料」(Nature Materials)。

隨著傳統半導體越做越小,已逼近物理極限,全球大廠皆投入研發磁阻式隨機存取記憶體(MRAM),盼能一舉突破困境。因為MRAM兼具處理、儲存資訊功能,且斷電時資料不會流失、低耗能、讀寫快,誰能掌握它,便可望抓住未來記憶體、半導體產業的話語權。

然而MRAM過去也遭遇技術瓶頸,因為在改變磁性時,必須先將元件加熱,然後以外加磁場改變磁性,再降溫,使得MRAM不具實用性。不過,清華大學材料系教授賴志煌與物理系教授林秀豪團隊為MRAM發展開啟嶄新大門,他們利用電子本身的自旋流,在MRAM三明治結構裡被釘鎖住的鐵磁層加上一層奈米級白金,兩者就像保齡球中會旋轉的飛碟球與粗糙跑道,在交互作用下成功改變磁性。林秀豪說:『(原音)等於過去其實大家都用鐵磁、反鐵磁這樣兩層,我們在下面再多放一個白金,有點像保齡球的球道這樣,我們讓電流在下面跑過去,結果在垂直方向上,有點像說我在保齡球球道上滾球,但是他是側向上面去撞到這個保齡球瓶(使得磁場改變)。』

這項突破讓MRAM可以自由改變磁性,不需要加熱,可避免元件受到熱傷害,為全球首創,並於今年 2 月登上全球材料界頂級期刊「自然材料」(Nature Materials)。研究團隊也與科技部「半導體射月計畫」連結,將成國內記憶體、半導體產業的一大助力,可望帶來關鍵性的影響力。研發團隊預計今年與現有初代STT-MRAM整合,4 年後要做出下世代MRAM。

(資料來源:中央廣播電台

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