被视为梦幻存储的MRAM 为何吸引半导体大厂相继投入？

目前存储市场以DRAM与NAND Flash为主流，而近年来，在人工智能、5G 等需求推升下，新兴存储MRAM(磁阻式随机存取存储) 逐渐成为市场焦点，是什么原因吸引台积电、英特尔与三星等半导体大厂，相继投入研发？

随着半导体产业持续朝更小的技术节点迈进，DRAM(动态随机存取存储)与NAND Flash(闪存) 开始面临微缩挑战，DRAM 已接近微缩极限，而NAND Flash 则朝3D转型，除微缩越趋困难外，在高速运算上也遭遇阻碍。

而在人工智能、5G 时代来临下，数据需求量暴增，随着摩尔定律持续向下微缩，半导体业者加大对新兴存储的研发与投资力道，开始寻求成本更佳、速度更快、效能更好的储存解决方案。

目前新兴存储主要包括铁电随机存取存储(FRAM)、相变化随机存取存储(PRAM)、磁阻式随存取存储(MRAM) 及可变电阻式随机存取存储( RRAM) 等，其中又以MRAM最被看好、最受业界期待。

MRAM属于非挥发性存储技术，是利用具高敏感度的磁电阻材料制造的存储，断电时，所储存的数据不会消失，耗能较低；读写速度快，可媲美SRAM(静态随机存取存储)，比Flash 速度快上百倍、甚至千倍；在存储容量上能与DRAM 抗衡，兼具处理与储存资讯功能；且数据保存时间长，适合需要高性能的场域。

除效能上的优点外，相较于 DRAM、SRAM 与 NAND Flash 等存储面临微缩困境，MRAM 特性可满足制程微缩需求。目前 DRAM 制程停滞在 1X纳米，而 Flash 走到 20纳米以下后，朝 3D 制程转型，MRAM 制程可推进至 10纳米以下。至于 SRAM，则在成本与能量损耗上，遭遇严峻挑战。

在具备Flash 的非挥发性技术、SRAM 的快速读写能力、DRAM 的高元件集积度等特性之下，MRAM 未来发展潜力备受期待，已被半导体业界视为下世代的梦幻存储技术，成为人工智能与机器学习应用上，可替代SRAM 的新兴存储。

也因此，除晶圆代工龙头台积电外，包括英特尔、三星、格芯等 IDM 厂与晶圆代工厂，相继投入 MRAM 研发，盼其能成为后摩尔定律时代的新兴储存解决方案。

MRAM 与DRAM、NAND Flash 及SRAM 等存储概念全然不同，MRAM 的基本结构是磁性隧道结，研发难度高，目前主要为两大类别：传统MRAM 及STT-MRAM，前者以磁场驱动，后者则采自旋极化电流驱动。

目前各家半导体大厂主要着眼 STT-MRAM，且越来越多嵌入式解决方案诞生，以取代 Flash、EEPROM 和 SRAM。三星采28纳米FD-SOI(完全空乏型硅绝缘层金氧半晶体管) 制程制造；格芯同样FD-SOI 技术，但制程已推进至22纳米；英特尔也采用基于FinFET(鳍式场效晶体管) 技术的22纳米制程。

台积电则是早在2002 年，就与工研院签订MRAM 合作发展计画，目前正开发22纳米嵌入式STT-MRAM，采用超低漏电CMOS(互补式金属氧化物半导体) 技术，已完成技术验证、进入量产，并将持续推进16纳米STT-MRAM 开发，以支持下世代嵌入式存储MCU、车用电子元件、物联网及人工智能等多项新应用。

据研调机构 Yole Développement 指出，到 2024 年，STT-MRAM 市场规模可望达到 18 亿美元，其中嵌入式方案产值约 12 亿美元、独立元件约 6 亿美元。未来几年，虽然 DRAM 与 NAND Flash 将持续站稳存储市场主导地位，但随着各家半导体大厂相继投入发展，成本也将逐步下降，进一步提升 MRAM 的市场普及率。