傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的技術(shù)局限以及不斷縮小的制造尺寸所帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)促使科研人員開始尋找新一代存儲(chǔ)器件，它應(yīng)具有接近靜態(tài)存儲(chǔ)器的納秒級(jí)讀寫速度，具有動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器甚至閃存級(jí)別的集成密度和類似Flash的非易失性存儲(chǔ)特性。
 
“萬(wàn)能存儲(chǔ)器”概念作為新一代存儲(chǔ)器的要求被提出來(lái)。自旋轉(zhuǎn)移矩—磁隨機(jī)存儲(chǔ)器器件（Spin Transfer Torque - Magnetic RandomAccess Memory：STT-MRAM）就是一種接近“萬(wàn)能存儲(chǔ)器”要求的極具應(yīng)用潛力的下一代新型存儲(chǔ)器解決方案。
 
類比地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)，微觀世界的電子同時(shí)具有圍繞原子核的“公轉(zhuǎn)”軌道運(yùn)動(dòng)（電荷屬性）、電子內(nèi)稟運(yùn)動(dòng)（自旋屬性）。STT-MRAM就是一種可以同時(shí)操縱電子電荷屬性及自旋屬性的存儲(chǔ)器件。1988年，法國(guó)阿爾貝·費(fèi)爾和德國(guó)彼得·格林貝格研究員通過操縱電子自旋屬性實(shí)現(xiàn)了基于電子自旋效應(yīng)的磁盤讀頭，使磁盤容量在20年間從幾十兆比特（MB）暴增到幾太比特（TB）。他們因此獲得2007年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。
 
在讀操作方面，磁隨機(jī)存儲(chǔ)器一般基于隧穿磁阻效應(yīng)，在鐵磁層1/絕緣層/鐵磁層2三層結(jié)構(gòu)中，當(dāng)兩層鐵磁層磁化方向相同時(shí)，器件呈現(xiàn)“低電阻狀態(tài)”，當(dāng)兩層鐵磁層磁化方向相反時(shí)，器件呈現(xiàn)“高電阻狀態(tài)”，且兩個(gè)狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化；在寫操作方面，基于自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)，器件處于高阻態(tài)時(shí)，通自上而下的電流，反射的自旋多態(tài)電子會(huì)翻轉(zhuǎn)易翻轉(zhuǎn)層磁化方向，器件由低阻態(tài)變?yōu)楦咦钁B(tài)；器件處于低阻態(tài)時(shí)，通自下而上的電流，隧穿的自旋多態(tài)電子會(huì)翻轉(zhuǎn)易翻轉(zhuǎn)層磁化方向，器件由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)。自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)已被驗(yàn)證可實(shí)現(xiàn)1納秒以下的寫操作。
 
STT-MRAM不僅接近“萬(wàn)能存儲(chǔ)器”的性能，同時(shí)由于其數(shù)據(jù)以磁狀態(tài)存儲(chǔ)，具有天然的抗輻照、高可靠性以及幾乎無(wú)限次的讀寫次數(shù)，已被美日韓等國(guó)列為最具應(yīng)用前景的下一代存儲(chǔ)器之一。

考慮到STT-MRAM采用了大量的新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝，加工制備難度極大，現(xiàn)階段其基本原理還不夠完善，發(fā)明專利分散在各研究機(jī)構(gòu)、公司中，專利封鎖還未完全形成，正是國(guó)內(nèi)發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)的最好時(shí)機(jī)。
 
美國(guó)everspin已經(jīng)推出了其mram存儲(chǔ)器芯片產(chǎn)品，并被大量用于高可靠性應(yīng)用領(lǐng)域。已開發(fā)出其大容量STT-MRAM測(cè)試芯片。宣布具備了STT-MRAM的生產(chǎn)能力。美日韓等國(guó)很有可能在繼硬盤、DRAM及Flash等存儲(chǔ)芯片之后再次實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)100%的壟斷。我司英尚微Everspin一級(jí)代理商提供各種容量的MRAM芯片.

本文關(guān)鍵詞：STT-MRAM

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