随着信息时代的到来，数据的增长速度越来越快，传统的存储技术已经难以满足日益增长的需求。在这种背景下，新型存储技术的研发与推广显得尤为重要。近期，台积电（TSMC）与台湾工业技术研究院（ITRI）共同打造的SOT-MRAM技术引起了广泛关注，被认为是存储技术领域的一大突破。
台积电 芯片研究部门
SOT-MRAM：低功耗、高密度、快速响应
SOT-MRAM（自旋轨道扭矩磁随机存取存储器）是一种基于自旋轨道扭矩效应的新型非易失性存储技术。与传统的存储器相比，SOT-MRAM具有更低的功耗、更高的密度和更快的响应速度，被认为是存储技术领域的一大创新。这项研究在国际电子元件会议（IEDM）同时发表论文。中国台湾经济部门表示，随着人工智能、5G、AIoT时代来临，更快、功耗更低的新世代存储芯片成为关键。
SOT-MRAM技术具有多项突出特点。首先，其低功耗特性使得在不影响性能的情况下能够大幅降低能源消耗。其次，SOT-MRAM的高密度存储能力使得在有限的空间内存储更多的数据成为可能。此外，快速响应的特性也使得数据读取和写入更加高效，为数据存储提供了全新的解决方案。
MRAM TMR读取原理示意图。(上部分绿色=固定层(RL)；下部分绿色=自由层(FL)；蓝色=MgO介电层；i=读取电流)
SOT-MRAM是从更成熟的自旋转移矩MRAM(STT-MRAM)演变而来的，由于具有更好的耐久性和两个二进制状态之间更快的切换速度，因此具有更好的缓存应用前景。在两种MRAM类型中，磁隧道结(MTJ)构成了存储单元的“心脏”。在这种MTJ中，薄介电层(MgO)夹在铁磁固定层(CoFeB)和铁磁自由层(CoFe B)之间。存储单元写入是通过切换自由层(即MRAM位元的“存储”层)的磁性来完成的，而读取则是通过电流流过MTJ结来测量MTJ的磁阻来实现的。这种隧道磁阻(TMR)可高可低，取决于自由层和固定层磁性的相对取向(即平行(1)或非平行(0))。
应用前景：引领数据存储领域的新风潮
SOT-MRAM技术的问世或许将会对数据存储领域产生深远的影响。其应用前景广阔，涵盖了从个人电子设备到大型数据中心的各个领域。在高性能计算、人工智能和物联网等领域，SOT-MRAM技术都将发挥重要作用，推动着数据存储领域的新风潮。
Imec 的 SOT-MRAM 技术尺寸相当小，使 MRAM 距离成为传统 SRAM 的实际替代品又近了一步
作为存储技术领域的一大创新，SOT-MRAM技术有望在未来发挥越来越重要的作用。台积电与台湾工业技术研究院的合作成果为我们展示了存储技术的新纪元。展望未来，我们有信心相信SOT-MRAM技术将会在各个领域取得更为辉煌的成就，为人类社会的发展做出更大的贡献。
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