科技專案成果

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
 

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
 

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。
 

• 成果案例出處：2020科技專案執行年報