科学家攻克SOT-MRAM关键材料难题，为下一代高效存储芯片铺路

10月14日，中国台湾阳明交通大学（NYCU）联合台积电、国立中兴大学（NCHU）及美国斯坦福大学等顶尖机构，在自旋轨道力矩磁阻式磁性存储器（SOT-MRAM）领域取得里程碑式突破。研究团队通过创新材料调控技术，成功解决β相钨（β-W）高温稳定性难题，使SOT-MRAM具备量产可行性，相关成果已发表于国际权威期刊《自然·电子学》。

核心突破：β-W材料稳定性突破量产瓶颈

传统SOT-MRAM的核心组件β-W因无法承受半导体制造中的高温工艺，导致材料结构失稳，成为制约产业化的关键障碍。阳明交大助理教授黄彦霖团队联合国际力量，通过引入超薄钴层形成“保护屏障”，使β-W在400℃高温下稳定10小时、700℃下稳定30分钟，远超实际生产需求。这一突破直接解决了材料在高温退火、化学机械抛光等环节中的失效问题，为SOT-MRAM与CMOS工艺的兼容集成扫清障碍。

技术验证：四项“业界首次”定义新标准

研究团队同步完成多项技术验证，包括：

全球首颗集成CMOS的64Kb SOT-MRAM阵列：通过优化自旋轨道力矩（SOT）通道层与阻挡层设计，将电流-自旋流转换效率提升30%，写入功耗降低至0.1pJ/bit；
1纳秒极速写入：较上一代技术提速10倍，接近SRAM水平，同时数据保存寿命超10年；
隧道磁阻率（TMR）达146%：信号强度较传统STT-MRAM提升40%，误码率趋近于零；
工业级温度兼容性：在-40℃至125℃范围内保持稳定读写，满足车规级与数据中心严苛环境需求。

产业化路径：台积电推动技术落地

作为合作方，台积电已启动技术转化流程，计划将SOT-MRAM嵌入先进制程节点。相较于现有存储方案，SOT-MRAM兼具SRAM速度（1ns级写入）与Flash非易失性，且静态功耗降低90%。在AI训练场景中，其可替代最后一级缓存（LLC），使数据访问延迟从14ns（DDR5）压缩至1ns，能效比提升5倍；在移动端，单次充电续航时间有望延长30%。

据行业分析，SOT-MRAM技术商业化后，全球非易失存储市场规模预计于2030年突破千亿美元。台积电表示，首批产品将聚焦AI加速器、自动驾驶域控制器及5G基站等高附加值领域，后续逐步渗透至消费电子市场。这项突破不仅标志着后摩尔时代存储技术的范式转移，更为中国台湾在全球半导体竞争中再添战略支点。