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科技專案成果

次世代記憶體發威!攜手國內晶圓大廠搶占先機
發佈日期:2021-11-18
單位:財團法人工業技術研究院
案例年度:2020
簡介:
在經濟部技術處科技專案支持下,工研院建立我國唯一的磁性記憶體試量產生產線與生態系,提供廠商切入次世代記憶體的核心技術。

特色:

工研院 ▶ 投入智慧物聯網關鍵記憶體技術

就像人類大腦處理記憶一樣,記憶體也扮演著如穿戴式裝置、車用電子到工廠生產設備讀寫資料的關鍵角色。但在資訊爆炸的物聯網與AI時代,面對更多、更快、更低功耗的資料存取需求,傳統記憶體也逐漸浮現瓶頸。

在經濟部技術處科技專案支持下,工研院2015年率先投入研發次世代的自旋霍爾磁性記憶體(Spin-Orbit Torque Magnetoresistive Random Access Memory, SOT MRAM)與鐵電記憶體(Ferroelectric Random Access Memory, FRAM),2019年在全球指標的國際電子元件會議(International Electron Devices Meeting, IEDM)發表6篇新興記憶體相關論文,為發表篇數最多者,展現我國領先的技術研發實力。

專利布局 築起競爭門檻

在所有新興記憶體中,磁性記憶體不僅讀寫速度最快,比起現在主流的快閃記憶體,快上百倍、甚至千倍,且耐高低溫、低耗電,斷電也能瞬間保存資料,宛如記憶體界中的「精品」,特別適合應用在車用電子、自駕車、雲端資料中心、衛星通訊等講究高性能、高穩定度的產品,而工研院投入的SOT MRAM,是全球積極研發的最新第三代技術。
 

▲ 2020年工研院與2家國內晶圓大廠進行SOT MRAM技術合作與雛型品開發

▲ 2020年工研院與2家國內晶圓大廠進行SOT MRAM技術合作與雛型品開發
 

磁性記憶體的結構宛如「千層派」,小小一片就多達30幾層,每層厚度又只有1奈米,只要蝕刻(Etching)位置與蝕刻終點控制有所偏差,晶片也會隨之報銷。但是磁性記憶體在讀寫資料的過程中,電流會從絕緣層通過,造成絕緣層耗損,導致記憶體的使用壽命縮短。為此,工研院開發的SOT MRAM,將磁性記憶體結構從原先兩端點改成三端點設計,讓磁性記憶體寫入資料時,電流不會經過絕緣層,減少耗損的問題,並精準到達所要蝕刻的位置,終於克服關卡,開發出能與晶圓廠標準製程對接的技術,更在2020年單一年度取得國內外5項專利,建立競爭門檻。
 

磁性記憶體耐高、低溫,可應用於各種車用電子關鍵零組件

▲ 磁性記憶體耐高、低溫,可應用於各種車用電子關鍵零組件
 

建構磁性記憶體產學研生態系

2018年工研院即完成國際上第一個8吋SOT MRAM的試量產生產線,協助我國廠商可在短時間進行技術驗證與試量產,另於2020年工研院與2家國內晶圓大廠進行SOT MRAM技術合作與雛型品開發。同時為引進學界在磁性材料研究能量,也與臺大、清大、交大多位教授合作進行SOT MRAM技術研發,連結產業、學界及研究機構,建構我國磁性記憶體的生態系,降低被國際大廠的箝制,也讓我國在次世代記憶體的舞台中不會缺席。
 


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