导读
近日，日本东北大学的科研团队成功开发出存储密度达128Mb的自旋转移矩-磁性随机存储器（STT-MRAM），写入速度达14纳秒，可作为物联网和人工智能中用到的缓存使用。它是目前世界上存储密度超过100Mb的嵌入式存储器中写入速度最快的。
背景
人类正处于一个“信息大爆炸”的时代。我们平时使用的计算机与电子产品都需要处理大量的信息，那么这些信息（程序与数据）会放在哪里呢？
答案是：存储器（Memory）。存储器是每一个计算机系统、存储方案与移动设备都在使用的关键部件之一。
（图片来源：IBM研究院）
目前，主流的存储器以随机存取存储器（RAM）与闪存（Flash）为代表。RAM 的读写速度快，但无法长时间储存数据，断电时将丢失其存储的数据，具有“易失性”；Flash 能保存数据，在断电条件下也能长久保持数据，具有“非易失性”，但读写速度却不佳。
近些年，新兴的移动计算、云计算、大型数据中心等，对存储技术都提出了越来越高的要求，例如容量高、速度快、功耗低。
因此，科学家们希望将 RAM 的速度与 Flash 的非易失性结合起来，探索研发新一代存储器，例如磁性随机存储器(MRAM)、阻变式随机存器(RRAM)。
作为 MRAM 的二代产品，自旋转移矩-磁性随机存储器（STT-MRAM）近来备受关注。
什么是 STT-MRAM？
在 STT-MRAM 中，电子的自旋会通过自旋极化电流快速翻转。这种效应是在“磁隧道结(MTJ)”或者“自旋阀”中实现的，STT-MRAM 采用 STT 隧道结（STT-MTJ）。电流流过磁性层时将被极化，形成自旋极化电流。自旋电子将自旋动量传递给自由层的磁矩，使自旋磁性层的磁矩获得自旋动量后改变方向，这个过程称为自旋传输矩。因此，STT-MRAM 是通过自旋电流实现信息写入的。
（图片来源：参考资料【2】）
STT-MRAM 中的数据以磁状态存储，具有天然的抗辐照、高可靠性以及几乎无限的读写次数。与 DRAM 不同，STT-MRAM 不需要功率刷新，而且读出过程也不会破坏所存储的数据，从而在系统级实现了低功耗与低延迟。与现有的 NAND Flash 相比，写入速度快上10万倍，而读取速度则快上接近10倍。而且，STT-MRAM 运行时只需少量电力，不使用时完全不需要电力。
作为下一代存储技术，STT-MRAM 芯片的尺寸显著缩小，读写速度却大大提升。因此，它特别适合用于移动设备中的嵌入式存储器。特别是，如今物联网与人工智能技术迅猛发展，STT-MRAM 有望发挥更大的作用。
目前，GlobalFoundries、三星(Samsung)、台积电(TSMC)、联电(UMC)等大型半导体制造工厂都在积极推动 STT-MRAM 走向批量生产。
创新
近日，日本东北大学教授 Tetsuo Endoh 领导的科研团队成功开发出存储密度达128Mb的 STT-MRAM，写入速度达14纳秒，可作为嵌入式存储器使用，例如物联网和人工智能中所用的缓存。它是目前世界上存储密度高于100Mb的嵌入式存储器中写入速度最快的，并且将为大容量 STT-MRAM 的量产铺平道路。
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