本文由半導體產業縱橫綜合整理
磁阻隨機存取儲存器（MRAM）被廣泛認為具有成為主流器件的潛力。MRAM能夠將儲存儲存器的密度與 SRAM 的速度相結合，同時具有非易失性和節能性。MRAM 可以抵抗高輻射，可以在極端溫度條件下執行，並且可以防篡改。這使得 MRAM 適用於汽車、工業、軍事和太空應用。數十家公司和研究小組正在開發下一代 MRAM 技術，截至 2020 年初，市場上已有從非常小的 MRAM 晶片到 1Gb 晶片的 MRAM 晶片，並且公司正在將這種技術用於許多應用。分析師預計，到 2029 年，MRAM 收入將增長 170 倍，達到 40 億美元
為了開發該器件，全球製造商一直致力於各種技術，包括自旋轉移扭矩 MRAM (STT-MRAM) 和自旋軌道扭矩 MRAM (SOT-MRAM)。STT-MRAM的技術已相當成熟，包含臺積電、三星、英特爾等半導體大廠都已提供代工；SOT-MRAM的技術門檻很高，但耗能及寫入速度更低，且面積使用率、讀寫速度可達上百倍，元件耐久性也更好。
SOT-MRAM 仍主要處於研究階段。SOT-MRAM 裝置具有透過在相鄰的 SOT 層中注入平面電流來切換自由磁層的功能，與 STT-MRAM 不同，該電流垂直注入磁隧道交匯處，並透過相同的路徑執行讀寫操作。
來源：Marm-info
昨日，臺灣工研院（TSRI）公佈與當地研究人員合作開發的 SOT-MRAM 裝置，與 STT-MRAM 裝置相比，它可以更快地讀取資料，同時消耗更少的能源並進行任意數量的操作。這一裝置製造過程涉及 30 多層薄膜的結構化，每層薄膜的尺寸僅為 0.4 奈米。這個專案的關鍵突破是使用一種稱為垂直磁各向異性 (PMA) 的具有挑戰性的技術在裝置內垂直轉動磁極，使他們能夠開發出更小的儲存裝置。
SOT-MRAM如果能與計算晶片結合，在嵌入式儲存領域的應用有著很大的前景，但SOT-MRAM器件何時能進入量產仍是問題。
針對SOT-Mram在量產中面臨的問題，近日中國科學院微電子研究所微電子器件與整合技術重點實驗室也在SOT型磁性儲存器（MRAM）研究領域取得進展。
研究人員與合作者透過測定在有無輔助磁場下的SOT效率與寫入電流方向、輔助場方向及強弱之間的關係，直接證實了支配寫入過程的SOT效率也具有本徵的非對稱性。研究結果從物理機理上限定了實現SOT-MRAM對稱性寫入的條件，為下一步電路設計和器件結構最佳化提供了設計準則。
來源：中國科學院官網
圖（a）SOT-MRAM器件的結構及測試示意圖；圖（b）SOT效率和輔助磁場在不同寫入電流方向下的關係；圖（c）高低阻態寫入電流的差值相對於寫入電流的比值和輔助磁場的關係；圖（d）臨界寫入電流隨輔助磁場的變化。實線為基於磁疇擴充套件的寫入機制；虛線為基於一致翻轉的寫入機制
相關研究成果以Write Asymmetry of Spin-Orbit Torque Memory Induced by In-Plane Magnetic Fields為題於近期發表在IEEE Electron Device Letters上。
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