自旋轨道矩磁性随机存储器(SOT-MRAM)是下一代自旋存储技术,具有读写速度快、寿命长、功耗低、非易失性等优点。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年中国自旋轨道矩磁性随机存储器(SOT-MRAM)行业市场供需现状及发展趋势预测报告》显示,SOT-MRAM是利用自旋轨道材料产生自旋流进行数据写入,组成包括自旋轨道矩提供层和磁隧道结组(MTJ),通过改变通入自旋轨道矩提供层的电流方向和大小,实现数据的写入和读取。
自旋磁存储器(MRAM)是一种非易失性的磁性随机存储器,核心原理是利用材料的磁电阻效应来存储数据。目前产业化MRAM主要为双端器件架构的STT-MRAM(自旋转移力矩MRAM),其通常由磁隧道结(MTJ,主要由参考层、自由层、间隔层三个部分组成)、选择晶体管串联构成。
与STT-MRAM不同,SOT-MRAM主要通过自旋轨道耦合,将电流变为自旋流,利用自旋流的自旋转移矩改变MTJ器件中自由层的磁化方向。MTJ器件是SOT-MRAM存储单元的重要组成部分,翻转方法包括电场控制、层间交换耦合、横向不对称结构等。
SOT-MRAM是MRAM的改进形式之一,相比传统的磁场写入方式,具有高读写速率、高耐擦性、读写速度快、非易失性等特点。SOT-MRAM可满足高存储密度、快读写速度的应用需求,在航空航天、军事、汽车电子、物联网、数据中心、消费电子、大型计算器等领域具有巨大的应用潜力。
2025年全球自旋磁存储器(MRAM)市场规模约1.6亿美元,预计2026-2032年全球市场将以20%以上的年均复合增长率增长。SOT-MRAM作为下一代自旋存储技术,随着材料创新、工艺成熟与产能扩张,将逐步实现大规模商业化。
我国在SOT-MRAM上已积累大量技术专利,包括中电海康集团申请的SOT-MRAM存储单元及其制备方法、SOT-MRAM器件及其制备方法,浙江驰拓科技申请的磁性隧道结及其参考层和SOT-MRAM、浙江大学申请的一种SOT-MRAM差分存储单元及其工作方法,中国科学技术大学申请的高自旋传输效率的SOT-MRAM器件及其制备方法等。
新思界
行业分析人士表示,近年来,MRAM经历了磁场写入型、STT-MRAM(自旋转移力矩MRAM)、SOT-MRAM等改进路线,其中SOT-MRAM具有更好的可扩展性、更高的写入和读取效率等优势,将逐步成为产业主流。在国际市场上,台积电(TSMC)、三星电子为SOT-MRAM主要布局企业,其中台积电已展示了采用β相钨材料等重金属层的SOT-MRAM阵列,实现了0.4纳秒级的极速开关。
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