节能MRAM成为替代DRAM潜质方案，创造內存绿色革命

近年来，市场已经开发出用于运算设备的新型內存，用以来解决传统动态随机存取內存（DRAM）的限制。在这些新型记忆中，MRAM 具有非挥发性、高速、更大的储存容量，和更高的耐用性等关键优势脱颖而出。不过，减少数据写入过程中的能耗，依然是MRAM的关键挑战。

根据外媒报导，日本大阪大学的研究人员在《Advanced Science》上发表的一项研究中，介绍了一项突破性的MRAM技术，可显著降低写入过程中的能耗情况。这种方法采用电场的系统来取代传统的电流的写入方法，减少了能耗需求，以进一步将MRAM定位为传统DRAM的有潜质替代方案。

报导指出，传统的DRAM装置具有由晶体管和电容所组成的基本储存单元。然而，储存的数据是易失性的，这代表着需要输入能量来保留数据。相较之下，MRAM使用的是磁性状态来写入和储存数据，从而达成非挥发性数的储存。对此，研究人员指出，由于MRAM装置依赖非挥发性磁化状态，而不是电容器中的易失性充电状态。因此，就待机状态下的低功耗而言，MRAM是DRAM的有潜质的替代方案。

目前的MRAM通常需要电流来切换磁性信道界面的磁化向量，类似切换DRAM元件中电容器的充电状态，以进一步储存数据。然而，在写入过程中需要大电流来切换磁化向量，这会导致不可避免的热量产生，进而使得能量消耗。而为了解决这个问题，研究人员开发了一种用于MRAM装置的电场控制新元件。关键技术是具有可透过电场切换磁化向量的多铁异质结构，其对电场的反应基本上用逆磁电（CME）耦合系数来显示，数值越大表示磁化响应越强。

研究人员先前采用了一种多铁异质结构，其CME耦合系数超过10̄⁵s/m。然而，铁磁层（Co 2 FeSi）部分的结构波动使得达成所需的磁各向异性变得困难，进而阻碍了可靠的电场运作。为了提高这种结构的稳定性，研究人员开发了一种新技术，在铁磁层和压电层之间插入超薄钒金属曾。透过插入钒金属层达成了清晰的界面，从而可靠地控制了Co 2 FeSi层中的磁各向异性。此外，CME效应达到的数值，相较不包含钒金属层的类似装置所达到的数值更大。

报导指出，透过改变电场的操作，可以在零电场下可靠地达成两种不同的磁态。这代表着可以在零电场下达成非挥发性二元状态。研究人员强调，透过对多铁异质结构的精确控制，满足了实用磁电（ME）-MRAM装置的两个关键要求，即零电场的非挥发性二元态和庞大的CME效应。如此，未来制造商能够开发ME-MRAM，这是一种低功耗写入技术，适用于需要持久且安全內存的各种应用。