本文由半导体产业纵横综合整理
磁阻随机存取存储器（MRAM）被广泛认为具有成为主流器件的潜力。MRAM能够将存储存储器的密度与 SRAM 的速度相结合，同时具有非易失性和节能性。MRAM 可以抵抗高辐射，可以在极端温度条件下运行，并且可以防篡改。这使得 MRAM 适用于汽车、工业、军事和太空应用。数十家公司和研究小组正在开发下一代 MRAM 技术，截至 2020 年初，市场上已有从非常小的 MRAM 芯片到 1Gb 芯片的 MRAM 芯片，并且公司正在将这种技术用于许多应用。分析师预计，到 2029 年，MRAM 收入将增长 170 倍，达到 40 亿美元
为了开发该器件，全球制造商一直致力于各种技术，包括自旋转移扭矩 MRAM (STT-MRAM) 和自旋轨道扭矩 MRAM (SOT-MRAM)。STT-MRAM的技术已相当成熟，包含台积电、三星、英特尔等半导体大厂都已提供代工；SOT-MRAM的技术门槛很高，但耗能及写入速度更低，且面积使用率、读写速度可达上百倍，元件耐久性也更好。
SOT-MRAM 仍主要处于研究阶段。SOT-MRAM 设备具有通过在相邻的 SOT 层中注入平面电流来切换自由磁层的功能，与 STT-MRAM 不同，该电流垂直注入磁隧道交汇处，并通过相同的路径执行读写操作。
来源：Marm-info
昨日，台湾工研院（TSRI）公布与当地研究人员合作开发的 SOT-MRAM 设备，与 STT-MRAM 设备相比，它可以更快地读取数据，同时消耗更少的能源并进行任意数量的操作。这一设备制造过程涉及 30 多层薄膜的结构化，每层薄膜的尺寸仅为 0.4 纳米。这个项目的关键突破是使用一种称为垂直磁各向异性 (PMA) 的具有挑战性的技术在设备内垂直转动磁极，使他们能够开发出更小的存储设备。
SOT-MRAM如果能与计算芯片结合，在嵌入式存储领域的应用有着很大的前景，但SOT-MRAM器件何时能进入量产仍是问题。
针对SOT-Mram在量产中面临的问题，近日中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室也在SOT型磁性存储器（MRAM）研究领域取得进展。
研究人员与合作者通过测定在有无辅助磁场下的SOT效率与写入电流方向、辅助场方向及强弱之间的关系，直接证实了支配写入过程的SOT效率也具有本征的非对称性。研究结果从物理机理上限定了实现SOT-MRAM对称性写入的条件，为下一步电路设计和器件结构优化提供了设计准则。
来源：中国科学院官网
图（a）SOT-MRAM器件的结构及测试示意图；图（b）SOT效率和辅助磁场在不同写入电流方向下的关系；图（c）高低阻态写入电流的差值相对于写入电流的比值和辅助磁场的关系；图（d）临界写入电流随辅助磁场的变化。实线为基于磁畴扩展的写入机制；虚线为基于一致翻转的写入机制
相关研究成果以Write Asymmetry of Spin-Orbit Torque Memory Induced by In-Plane Magnetic Fields为题于近期发表在IEEE Electron Device Letters上。
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