我國成功研製80奈米“萬能記憶體”核心器件

想必大家都曾經遭遇過電腦突然斷電，因數據未及時保存後悔不已;或是因為手機待機時間太短而莫名焦慮……這些尷尬有望避免。記者日前獲悉，北京航空航太大學電子資訊工程學院教授趙巍勝與中科院微電子所積體電路先導工藝研發中心研究員趙超聯合團隊經過三年攻關，成功製備國內首個80奈米自旋轉移矩-磁隨機記憶體器件(STT-MRAM)，此項技術應用後，電腦當機也會保留所有數據，手機待機時間也有望大幅提高。

記憶體是電子系統的重要組成部分。目前絕大多數電子系統均採用寄存、主存加硬碟的存儲體系結構。與之相對應，靜態隨機記憶體(SRAM)、動態隨機記憶體(DRAM)、快閃記憶體(Flash)或硬碟(HDD)成為實現這三種存儲體系的傳統存儲技術。一台電腦中，靜態隨機記憶體對應的是CPU內的記憶體，其特點是速度快，但容量小;動態隨機記憶體對應的是電腦主機板上的記憶體條;快閃記憶體或者硬碟對應的就是電腦裏的固態硬碟或者機械硬碟，其特點是速度慢，但容量大。前兩者屬於易失性記憶體，斷電數據就會丟失。而後者斷電數據不丟失。傳統的存儲方式中，數據需要分級存儲，同樣使用時也要分級調取。

隨著資訊和奈米加工技術高速發展，基於傳統存儲體系構建的電子系統正面臨著巨大的挑戰。一方面新興的移動計算、雲計算等和大型數據中心對數據提出極高要求，傳統的暫存及主存一旦斷電，關鍵數據就會發生丟失。因此，數據必須不斷備份到快閃記憶體或硬碟上，該過程嚴重影響了數據的訪存性能，我們打開頁面時，就會遭遇“卡頓”。

此外，大型數據中心的能耗不斷攀升，基於電池技術的物聯網及移動設備也因功耗問題被人詬病。手機待機功耗中，存儲是用電“大戶”。正因為數據需要分級存儲、分級調取，速度較慢，為讓用戶體驗較快的響應速度，數據一般存儲在靜態隨機記憶體和動態隨機記憶體上，斷電數據就會丟失，因此需要一直耗電。

改變這些，就需要新一代記憶體件，既具有接近靜態記憶體的納秒級讀寫速度，又具有快閃記憶體級別的容量和類似Flash的數據斷電不丟失存儲特性。自旋轉移矩-磁隨機記憶體(STT-MRAM)就是一種接近“萬能記憶體”要求的極具應用潛力的下一代新型記憶體解決方案。STT-MRAM由於其數據以磁狀態存儲，具有天然的抗輻照、高可靠性以及幾乎無限次的讀寫次數，已被美日韓等國列為最具應用前景的下一代記憶體之一。

目前，美日韓等國在相關技術上都已有突破，很可能在繼硬碟、DRAM及Flash等存儲晶片之後再次實現對我國100%的壟斷。

考慮到STT-MRAM採用了大量的新材料、新結構、新工藝，加工製備難度極大，現階段其基本原理還不夠完善，發明專利分散在各研究機構、公司中，專利封鎖還未完全形成，正是國內發展該項技術的最好時機。在北京市科委的大力支援下，北京航空航太大學與中科院微電子所的聯合研發團隊經過科研攻關，在STT-MRAM關鍵工藝技術研究上實現了重要突破，在國內率先成功製備出直徑為80奈米的“萬能記憶體”核心器件，器件性能良好，相關關鍵參數達到國際領先水準。該技術有望應用於大型數據中心，用於降低功耗，還可用於各類移動設備，提高待機時間。(記者 張然)