MRAM，台积电(TSM.US)重大突破

智通财经网10-18

近年来，非易失性存储器(NVM)技术正迎来快速发展。随着人工智能、自动驾驶、物联网等新兴应用的兴起，传统的存储体系正面临速度、能耗与稳定性的多重挑战。为兼顾“快”“省”“稳”，各类新型存储器(如ReRAM、PCM、FeRAM、MRAM等)纷纷进入研发与验证阶段，试图在“后DRAM时代”中脱颖而出。在这一背景下，磁阻随机存取存储器(MRAM)因兼具高速、低功耗与非易失性，被认为是最具潜力的通用型存储...

网页链接

免责声明：本文观点仅代表作者个人观点，不构成本平台的投资建议，本平台不对文章信息准确性、完整性和及时性做出任何保证，亦不对因使用或信赖文章信息引发的任何损失承担责任。

精彩评论

我们需要你的真知灼见来填补这片空白

发表看法

{"i18n":{"language":"zh_CN"},"isChannel":false,"data":{"share":"https://www.laohu8.com/m/news/2576095666?lang=zh_CN&edition=full","thumbnail":"https://img.zhitongcaijing.com/image/20251018/20251018090152_97839.png?x-oss-process=image/format,jpg/quality,Q_80/resize,w_250","is_english":false,"pubTime":"2025-10-18 09:01","share_image_url":"https://static.laohu8.com/6ca2dcdccfa2217fb20a0351f4efe814","id":"2576095666","market":"sh","top_or_hot":-1,"title":"MRAM，台积电(TSM.US)重大突破","media":"智通财经网","content":"<div>\n<p>近年来，非易失性存储器(NVM)技术正迎来快速发展。随着人工智能、自动驾驶、物联网等新兴应用的兴起，传统的存储体系正面临速度、能耗与稳定性的多重挑战。为兼顾“快”“省”“稳”，各类新型存储器(如ReRAM、PCM、FeRAM、MRAM等)纷纷进入研发与验证阶段，试图在“后DRAM时代”中脱颖而出。在这一背景下，磁阻随机存取存储器(MRAM)因兼具高速、低功耗与非易失性，被认为是最具潜力的通用型存储...</p>\n\n<a href=\"http://www.zhitongcaijing.com/content/detail/1356701.html\">网页链接</a>\n\n</div>\n","source":"highlight_zhitongcaijin","html":"<!DOCTYPE html>\n<html>\n<head>\n<meta http-equiv=\"Content-Type\" content=\"text/html; charset=utf-8\" />\n<meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width,initial-scale=1.0,minimum-scale=1.0,maximum-scale=1.0,user-scalable=no\"/>\n<meta name=\"format-detection\" content=\"telephone=no,email=no,address=no\" />\n<title>MRAM，台积电(TSM.US)重大突破</title>\n<style type=\"text/css\">\na,abbr,acronym,address,applet,article,aside,audio,b,big,blockquote,body,canvas,caption,center,cite,code,dd,del,details,dfn,div,dl,dt,\nem,embed,fieldset,figcaption,figure,footer,form,h1,h2,h3,h4,h5,h6,header,hgroup,html,i,iframe,img,ins,kbd,label,legend,li,mark,menu,nav,\nobject,ol,output,p,pre,q,ruby,s,samp,section,small,span,strike,strong,sub,summary,sup,table,tbody,td,tfoot,th,thead,time,tr,tt,u,ul,var,video{ font:inherit;margin:0;padding:0;vertical-align:baseline;border:0 }\nbody{ font-size:16px; line-height:1.5; color:#999; background:transparent; }\n.wrapper{ overflow:hidden;word-break:break-all;padding:10px; }\nh1,h2{ font-weight:normal; line-height:1.35; margin-bottom:.6em; }\nh3,h4,h5,h6{ line-height:1.35; margin-bottom:1em; }\nh1{ font-size:24px; }\nh2{ font-size:20px; }\nh3{ font-size:18px; }\nh4{ font-size:16px; }\nh5{ font-size:14px; }\nh6{ font-size:12px; }\np,ul,ol,blockquote,dl,table{ margin:1.2em 0; }\nul,ol{ margin-left:2em; }\nul{ list-style:disc; }\nol{ list-style:decimal; }\nli,li p{ margin:10px 0;}\nimg{ max-width:100%;display:block;margin:0 auto 1em; }\nblockquote{ color:#B5B2B1; border-left:3px solid #aaa; padding:1em; }\nstrong,b{font-weight:bold;}\nem,i{font-style:italic;}\ntable{ width:100%;border-collapse:collapse;border-spacing:1px;margin:1em 0;font-size:.9em; }\nth,td{ padding:5px;text-align:left;border:1px solid #aaa; }\nth{ font-weight:bold;background:#5d5d5d; }\n.symbol-link{font-weight:bold;}\n/* header{ border-bottom:1px solid #494756; } */\n.title{ margin:0 0 8px;line-height:1.3;color:#ddd; }\n.meta {color:#5e5c6d;font-size:13px;margin:0 0 .5em; }\na{text-decoration:none; color:#2a4b87;}\n.meta .head { display: inline-block; overflow: hidden}\n.head .h-thumb { width: 30px; height: 30px; margin: 0; padding: 0; border-radius: 50%; float: left;}\n.head .h-content { margin: 0; padding: 0 0 0 9px; float: left;}\n.head .h-name {font-size: 13px; color: #eee; margin: 0;}\n.head .h-time {font-size: 11px; color: #7E829C; margin: 0;line-height: 11px;}\n.small {font-size: 12.5px; display: inline-block; transform: scale(0.9); -webkit-transform: scale(0.9); transform-origin: left; -webkit-transform-origin: left;}\n.smaller {font-size: 12.5px; display: inline-block; transform: scale(0.8); -webkit-transform: scale(0.8); transform-origin: left; -webkit-transform-origin: left;}\n.bt-text {font-size: 12px;margin: 1.5em 0 0 0}\n.bt-text p {margin: 0}\n</style>\n</head>\n<body>\n<div class=\"wrapper\">\n<header>\n<h2 class=\"title\">\nMRAM，台积电(TSM.US)重大突破\n</h2>\n\n<h4 class=\"meta\">\n\n\n2025-10-18 09:01 北京时间&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href=http://www.zhitongcaijing.com/content/detail/1356701.html><strong>智通财经网</strong></a>\n\n\n</h4>\n\n</header>\n<article>\n<div>\n<p>近年来，非易失性存储器(NVM)技术正迎来快速发展。随着人工智能、自动驾驶、物联网等新兴应用的兴起，传统的存储体系正面临速度、能耗与稳定性的多重挑战。为兼顾“快”“省”“稳”，各类新型存储器(如ReRAM、PCM、FeRAM、MRAM等)纷纷进入研发与验证阶段，试图在“后DRAM时代”中脱颖而出。在这一背景下，磁阻随机存取存储器(MRAM)因兼具高速、低功耗与非易失性，被认为是最具潜力的通用型存储...</p>\n\n<a href=\"http://www.zhitongcaijing.com/content/detail/1356701.html\">网页链接</a>\n\n</div>\n\n\n</article>\n</div>\n</body>\n</html>\n","isBrief":false,"type":0,"news_type":1,"symbol":"IE00BZ199S13.USD","symbol_name":"BNY MELLON MOBILITY INNOVATION \"B\" (USD) ACC","start_time":0,"source_url":"http://www.zhitongcaijing.com/content/detail/1356701.html","article_id":"2576095666","we_media_id":null,"thumbnails":["https://img.zhitongcaijing.com/image/20251018/20251018090152_97839.png?x-oss-process=image/format,jpg/quality,Q_80/resize,w_250"],"rights":null,"url":"https://stock-news.laohu8.com/highlight/detail?id=2576095666","pubTimestamp":1760749282,"columns":[],"sourceInfo":{"source_id":"highlight_zhitongcaijin","name":"智通财经网"},"weMediaInfo":null,"summary":"随着人工智能、自动驾驶、物联网等新兴应用的兴起，传统的存储体系正面临速度、能耗与稳定性的多重挑战。","collect":0,"end_time":0,"defaultTopTitle":"zhitongcaijing.com","property":[],"viewcount":null,"language":"zh","relate_stocks":{"IE00BZ199S13.USD":"BNY MELLON MOBILITY INNOVATION \"B\" (USD) ACC","LU1803068979.SGD":"FTIF - Franklin Technology A (acc) SGD-H1","LU2360108059.USD":"BGF CIRCULAR ECONOMY \"A4\" (USD) INC","LU0353189680.USD":"富国美国全盘成长基金Cl A Acc","LU2087625088.SGD":"ALLSPRING  US ALL CAP GROWTH \"A\" (SGDHDG) ACC","BK4588":"碎股","MRAM":"Everspin Technologies Inc","EWT":"台湾ETF-iShares MSCI","LU0082616367.USD":"摩根大通美国科技A（dist）","BK4605":"半导体精选","03145":"华夏亚洲高息股","LU0158827781.USD":" ALLIANZ GLOBAL SUSTAINABILITY \"AT\" (USD) ACC","LU1917777945.USD":"安联专题基金Cl AT Acc","LU0965509283.SGD":"AB LOW VOLATILITY EQUITY PORTFOLIO \"AD\" (SGDHDG) INC","LU1868837722.USD":"CT (LUX) I GLOBAL EMERGING MARKET EQUITIES \"2\" (USD) ACC","LU2041044095.USD":"Blackrock Circular Economy A2 USD","LU1868837565.USD":"CT (LUX) I GLOBAL EMERGING MARKET EQUITIES \"1\" (USD) ACC","BK4505":"高瓴资本持仓","IE00BFXG0V08.USD":"BNY MELLON GLOBAL LEADERS \"B\" (USD) ACC","IE00BHPRN162.USD":"BNY MELLON BLOCKCHAIN INNOVATION \"B\" (USD) ACC","LU2106854487.HKD":"ALLIANZ THEMATICA \"AMG\" (HKD) INC","LU1282649067.USD":"ALLIANZ ASIAN MULTI INCOME PLUS \"AMG\" (USD) INC A","LU0889565833.HKD":"FRANKLIN TECHNOLOGY \"A\" (HKD) ACC","LU0175139822.USD":"AB FCP I Global Equity Blend A USD","BK4503":"景林资产持仓","LU0689626769.HKD":"AB SICAV I - SUSTAINABLE US THEMATIC PORTFOLIO \"A\" (HKD) ACC","LU0965509101.SGD":"AB LOW VOLATILITY EQUITY PORTFOLIO \"A\" (SGDHDG) ACC","LU0823414551.USD":"BNP PARIBAS ENERGY TRANSITION \"C\" (USD) INC","LU1316542783.SGD":"Janus Henderson Horizon Global Technology Leaders A2 SGD","SGXZ51526630.SGD":"大华环球创新基金A Acc SGD","LU0572940350.SGD":"Janus Henderson Horizon Asian Dividend Income A3 SGD","TSM":"台积电","SGXZ99366536.SGD":"United Global Innovation A Acc SGD-H","BK4550":"红杉资本持仓","LU0572939691.SGD":"Janus Henderson Horizon Asian Dividend Income A2 SGD","LU2089283258.USD":"安联环球可持续基金Cl AM Dis","LU1211504680.USD":"ALLIANZ HIGH DIVIDEND ASIA PACIFIC EQUITY \"AM\" (USD) INC","LU2663582299.SGD":"BSF BLACKROCK SYSTEMATIC ASIA PACIFIC EQUITY ABSOL \"A2\" (SGDHDG) ACC","LU2271345857.HKD":"ALLIANZ GLOBAL SUSTAINABILITY \"AT\" (HKD) ACC","BK4602":"量子计算概念","IE00BKPKM429.USD":"NEUBERGER BERMAN GLOBAL SUSTAINABLE EQUITY \"A\" (USD) ACC","LU1023057109.AUD":"BGF CHINA \"A2\" (AUDHDG) ACC","LU0541502299.USD":"ALLSPRING  EMERGING MARKETS EQUITY \"I\" (USD) ACC","LU1508157978.USD":"BSF BLACKROCK SYSTEMATIC ASIA PACIFIC EQUITY ABSOLUTE RETURN \"A\" (USD) ACC","LU0642271901.SGD":"Janus Henderson Horizon Global Technology Leaders A2 SGD-H","LU0264606111.USD":"Janus Henderson Horizon Asian Dividend Income A2 USD","LU1868838027.USD":"CT (LUX) I GLOBAL EMERGING MARKET EQUITIES \"8\" (USD) ACC","LU2360106780.USD":"BGF WORLD TECHNOLOGY \"A4\" (USD) INC","LU0348723411.USD":"ALLIANZ GLOBAL HI-TECH GROWTH \"A\" (USD) INC"},"translate_title":"MRAM, a major breakthrough for TSMC (TSM.US)","themeId":null,"isJumpTheme":false,"ttsUrl":null,"symbols_score_info":{"03145":0.6,"MRAM":1.5,"TSM":1.5,"EWT":0.6,"TWmain":1.5},"content_text":"近年来，非易失性存储器(NVM)技术正迎来快速发展。随着人工智能、自动驾驶、物联网等新兴应用的兴起，传统的存储体系正面临速度、能耗与稳定性的多重挑战。为兼顾“快”“省”“稳”，各类新型存储器(如ReRAM、PCM、FeRAM、MRAM等)纷纷进入研发与验证阶段，试图在“后DRAM时代”中脱颖而出。在这一背景下，磁阻随机存取存储器(MRAM)因兼具高速、低功耗与非易失性，被认为是最具潜力的通用型存储方案之一。据报道，来自中国台湾国立阳明交通大学、台积电及工业技术研究院等机构的跨国研究团队，在MRAM技术上取得了重大突破。他们成功开发出一种基于β相钨材料的自旋轨道力矩磁阻随机存取存储器(SOT-MRAM)，实现了令人瞩目的性能指标：仅需1纳秒即可完成数据切换，数据保持时间超过10年，隧穿磁阻比高达146%。这项发表在《自然电子学》(Nature  Electronics)期刊上的成果，为下一代高速、低功耗存储技术的产业化应用铺平了道路。存储技术的变革需求当前计算系统依赖由SRAM、DRAM和闪存构成的存储层级体系。然而，随着技术节点突破10纳米关口，这些基于电荷存储的传统技术面临着严峻挑战：可扩展性受限、性能提升困难、读写干扰问题加剧、可靠性下降。特别是在人工智能和边缘计算快速发展的今天，对存储器提出了更高要求——既要具备DRAM的高速响应能力，又要拥有闪存的非易失性特征，同时还需大幅降低功耗。在这一背景下，新兴非易失性存储技术应运而生。除SOT-MRAM外，还包括自旋转移矩磁性随机存取存储器(STT-MRAM)、相变存储器(PCM)、电阻式随机存取存储器(RRAM)和铁电随机存取存储器(FeRAM)等。这些技术均具有非易失性、低延迟、低功耗的特点，并可与现有的CMOS半导体工艺集成，为开发新型计算架构提供了可能。对比来看，DRAM的延迟约为14毫秒，3D TLC  NAND的读取延迟在50至100微秒之间，而新型SOT-MRAM的切换速度达到1纳秒级别，几乎可与SRAM媲美，同时还保留了非易失性的优势——这意味着即使断电，数据也不会丢失。SOT-MRAM的独特优势SOT-MRAM之所以备受关注，源于其独特的工作原理和技术优势。它利用具有强自旋轨道耦合作用的材料产生自旋轨道力矩(SOT)，实现磁性隧道结内纳米磁体的磁化翻转，从而完成数据的写入与擦除。相比于其他存储技术，SOT-MRAM具有三大核心优势：高速写入：通过自旋轨道力矩效应，可在纳秒级时间内完成磁化翻转，这比传统磁场驱动方式快得多。高能效：三端结构设计将读写电流路径完全分离，有效解决了STT-MRAM面临的耐久性问题和磁性隧道结电阻限制，显著降低了能耗。高可靠性：由于读写操作相互独立，器件的耐久性大幅提升，可承受更多次的读写循环，同时长期数据保持能力出色。正是这些优势，使得SOT-MRAM有望替代高速缓存级别的SRAM，成为新一代计算系统的核心存储组件。攻克关键技术难题尽管SOT-MRAM的理论优势明显，但要实现产业化应用，必须解决一个关键技术瓶颈：自旋轨道耦合材料的热稳定性问题。钨因其强自旋轨道耦合特性，是SOT-MRAM的理想候选材料。特别是稳定在A15结构(β相)的钨，其自旋霍尔角可达-0.4至-0.6，具有优异的自旋轨道力矩效率。然而，β相钨属于亚稳态，在半导体制造过程中常见的热处理条件下(通常需在400°C下持续数小时)，会转变为热力学稳定的α相钨。这种相变是致命的——α相钨的自旋霍尔角仅约-0.01，自旋轨道力矩翻转效率大幅降低，使器件性能严重退化。研究团队的突破性方案是：在钨层中插入超薄钴层，形成复合结构。具体而言，他们将6.6纳米厚的钨层分成四段，每段之间插入仅0.14纳米厚的钴层——这个厚度小于钴的单原子层，因此钴呈不连续分布。这种精巧设计发挥了两重作用：钴层作为扩散阻挡层，抑制了钨层内的原子扩散;钴与钨之间的混合效应消耗了热预算，从而延缓了相变的发生。实验验证令人振奋：这种复合钨结构可以在400°C下维持物相稳定长达10小时，甚至能耐受700°C高温30分钟，而传统单层钨在400°C下仅退火10分钟就发生了相变。通过透射电子显微镜、X射线衍射以及台湾光子源的纳米衍射测试，研究人员确认了β相钨的稳定性。更重要的是，这种复合结构不仅解决了热稳定性问题，还保持了优异的自旋转换效率。通过自旋扭矩铁磁共振和谐波霍尔电阻测量，团队测得复合钨薄膜的自旋霍尔电导率约为4500  Ω⁻¹·cm⁻¹，阻尼类扭矩效率约为0.61，这些参数确保了高效的磁化翻转性能。性能全面验证理论上的突破，唯有通过器件验证才能真正落地。研究团队基于复合钨薄膜方案，成功制备出64千位SOT-MRAM原型阵列，并在接近实际应用的条件下完成了全面的性能测试与验证。切换速度方面，器件实现了1纳秒级的自旋轨道力矩翻转速度，性能几乎可与SRAM媲美，远超DRAM与闪存。对8000个器件的统计测试显示，其翻转行为高度一致，在长脉冲(10纳秒)条件下的本征翻转电流密度仅为34.1兆安/平方厘米，展现出优异的稳定性与重复性。数据保持能力同样出色。根据累积分布函数(CDF)估算，器件的热稳定性参数Δ约为116，意味着其数据保持时间可超过10年，完全满足非易失性存储的严格要求。在隧穿磁阻比(TMR)测试中，器件取得了高达146%的TMR值，表明MgO与Co₄₀Fe₄₀B₂₀之间形成了高质量界面，为稳定读取裕量和可靠工艺窗口提供了有力保障。在能耗控制方面，三端结构设计实现了读写操作的完全独立，从根本上降低了能耗，使其尤其适用于对功耗敏感的边缘计算、移动终端等应用场景。此外，得益于台积电科研团队的参与，整个设计自立项之初便面向现有半导体后端工艺进行优化，确保了出色的工艺兼容性，为未来的大规模量产铺平了道路。值得一提的是，研究团队还实现了无外加磁场的X型翻转。这一成果得益于复合钨材料中的对称性破缺效应，不仅进一步简化了器件结构，也提升了集成度和设计灵活性，为SOT-MRAM的工程化应用开辟了新方向。开启存储技术新纪元这项研究的意义远不止于实验室的技术突破，它为整个存储产业的发展指明了新方向。与许多仍停留在概念验证阶段的新型存储技术不同，基于复合钨的SOT-MRAM从设计之初就考虑了工艺兼容性和可制造性。研究团队已成功制备出64千位阵列，并计划进一步扩展至兆比特(Mb)级集成，同时将写入能耗降至每比特亚皮焦级别。在人工智能和边缘计算场景中，SOT-MRAM也展现出独特优势。AI训练与推理过程中的高频数据访问是能耗的主要来源，而SOT-MRAM凭借高速、非易失和低功耗的特性，可作为AI加速器的片上缓存，显著降低系统能耗。在边缘设备中，其非易失性意味着设备可快速启停而不丢失数据，对电池供电的物联网终端尤为有利。同时，SOT-MRAM的出现或将推动存储层级体系的重构。传统的“SRAM缓存—DRAM主存—闪存外存”三级架构可能迎来变革，SOT-MRAM有望填补SRAM与DRAM之间的性能空白，甚至在部分应用中取代其中一者，从而简化架构、提升系统效率。在材料科学层面，研究中提出的“复合层稳定亚稳态相”策略不仅适用于钨，也为其他功能材料的相稳定性研究提供了新的思路。团队计划进一步探索新型氧化物与二维界面材料，以提升整体性能与可靠性。更为深远的是，这项突破或将推动计算架构创新。高速、低功耗的SOT-MRAM让“存算一体”(In-Memory  Computing)等新型架构更加可行，为突破传统冯·诺依曼结构的“存储墙”瓶颈提供了新的路径。结语目前来看，基于复合钨的SOT-MRAM，通过巧妙的材料设计解决了β相钨的热稳定性难题，实现了纳秒级切换与超长数据保持的完美结合。这不仅是一项学术成果，更是为下一代计算系统准备的核心技术储备。对于研究团队来说，他们的目标不仅是展示优异的实验室性能，更要通过系统级验证，展示MRAM如何在实际应用中显著降低整体功耗，推动AI、边缘计算和移动设备的技术革新。随着从千位级向兆位级集成的推进，我们有理由期待，这种新型存储器将在不久的将来走进我们的智能设备，开启存储技术的新纪元。本文编选自“半导体行业观察”微信公众号，作者：邵逸琦;智通财经编辑：何钰程。","kind":"highlight","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"2","news_tag":"corporation","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":0,"need_auth":false,"code":"91000000","status":"200"},"commentList":[],"isCommentEnd":true,"newsSizeData":{"likeSize":0,"commentSize":0,"repostSize":0,"favoriteSize":0,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false},"APP":{"userAgent":"Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko; compatible; ClaudeBot/1.0; +claudebot@anthropic.com)","isDev":false,"isTTM":false,"deviceId":"web-server-community-laohu8-v3","version":"4.35.9","shortVersion":"4.35.9","platform":"web","vendor":"web","appName":"laohu8","isIOS":false,"isAndroid":false,"isTiger":false,"isTHS":false,"isWeiXin":false,"isWeiXinMini":false,"isWeiBo":false,"isQQ":false,"isBaiduSwan":false,"isBaiduBox":false,"isDingTalk":false,"isToutiao":false,"isOnePlus":false,"isHuaWei":false,"isXiaomi":false,"isXiaomiWebView":false,"isOppo":false,"isVivo":false,"isSamsung":false,"isMobile":false},"href":"/m/news/2576095666","isCrawlerRequest":true}