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進入清大領先全球 找出MRAM 擴充技術／利用電子自旋流操控磁性翻轉 手機待機時間將可延長1倍
清大工學院長賴志煌結合物理系教授林秀豪等組成跨領域團體，研發出夢幻新一代的磁性記憶體MRAM核心技術。（圖：清大提供，整理：記者簡惠茹）
〔記者簡惠茹／台北報導〕清華大學工學院長賴志煌結合物理系教授林秀豪等組成跨領域團體，研發出夢幻新一代的磁性記憶體MRAM核心技術，透過電子自旋流來操控鐵磁、反鐵磁奈米膜層的磁性翻轉，不僅有助擴大記憶體容量，且就算斷電，資料也不會消失，未來採用磁性記憶體的手機、平板，待機時間甚至可延長至少一倍。相關研究已登上國際期刊「自然材料」。
目前半導體業使用的動態隨機存取記憶體DRAM不僅耗電，且體積縮小逐漸達到極限，國際大廠三星、英特爾、台積電近年紛紛投入磁阻式隨機存取記憶體MRAM的開發，業界預估今年即將有高密度的MRAM量產，清華團隊更找到最新關鍵核心技術，「透過電子自旋流來操控鐵磁、反鐵磁奈米膜層的磁性翻轉」將有助於磁性記憶體容量的擴大。
申請到美、台、中國專利
由於磁性記憶體處理資料關鍵在於磁鐵的翻轉，過去僅能靠升高溫度造成翻轉，導致新一代SOT MRAM難以達到量產。賴志煌表示，他們利用自旋流通過鐵磁、反鐵磁膜層，操控元件交換偏壓的方向與大小來達成翻轉，技術已經申請到美國、台灣與中國專利。
林秀豪解釋MRAM運作的原理，他說，電子不只帶電荷，還有另一項自旋特性，當電子自轉時會產生極微小的磁矩，就像在晶片上形成千萬個微小的磁鐵，可以藉由小磁鐵的北極向上或向下來決定0與1的記憶，因此，不運算時就不必供電，且就算運算到一半斷電，資料也不會消失，未來採用磁性記憶體的手機、平板，待機時間至少可延長一倍。
MRAM處理資料的方式，文章第一作者林柏宏說明，是透過電子自旋流來控制磁鐵向上或向下的方向，翻轉磁鐵以寫入資料，過去因為室溫下熱能會讓磁鐵震動，磁鐵太小的時候就會抵抗不住熱能隨機翻轉，所以在上方加上反鐵磁，就像夾子一樣固定住，但是造成翻轉困難。
賴志煌從二○○九年開始研究磁性記憶體，他說，團隊重要成果是提供新穎結構和機制，輕鬆做到翻轉，不翻轉的時候也讓磁鐵狀態保持穩定，這項研究得到學界頂尖期刊的認可，不僅是磁性記憶體的突破，也為自旋電子學的發展帶來嶄新視野。
