副校长赵巍胜,分享了MRAM最新进展及未来发展趋势。MRAM的前身是磁存储,其是人工智能时代的根技术,如今数据中心中有70%以上的数据依旧保存其中。十年前就有不少专家认为未来磁存储将被SSD完全取代,然而十年后,磁存储依旧是最重要的存储技术。
磁存储技术的发展历程
首先是技术突破, 磁存储技术自诞生以来,致力于解决信息存储与读取的关键技术难题。1992 年美国 MIT 与 IBM 联合研发出隧穿磁阻技术,基于自旋电子与量子隧穿效应,成为现代大容量硬盘读取技术的核心。1996 年摩托罗拉引领的写入技术取得突破,并于 2004 年广泛应用。制造方面采用前端半导体与后端自旋电子的混合集成技术,2006 年成功量产首颗芯片,在航空航天、飞机制造等领域占据核心地位,我国 C919 大飞机也采用了磁存储芯片。
在使用率方面,菲律宾 逐渐成为吸引年轻使用者的平台 菲律宾电报数据 由于它强调保护私人通信,因此逐渐成为人们讨论社会网络,政治议题以及其他信息的地方.菲律宾的情形即全反映了这 各领域的 趋势:随着对“隐私”和数据安全越 来越关心,很多 用户开始把主要目光放置在突破媒体体系地位置。
其次是技术演进与应用拓展
1996 年开始,IBM 等企业在微缩技术上努力,提高了存储效率。过去 20 年,日本东北大学与北航分别解决第二代磁存储技术 STT-MRAM 的核心问题,2018 年进入量产阶段,全球多家代工厂具备生产能力,专利布局日趋完善。近年来,磁存储技术应用领域不断扩展,在汽车产业展现巨大潜力,预计到 2030 年市场规模达数十亿美元。
在应用案例方面
华为智能手表等消费级产品率先采用磁存储技术,显著提升了待机时间与性能。同时,在车载电子和数据中心领域,磁存储技术也展现出强大的竞争力,成为降低功耗、提升算力密度的关键解决方案。特别是在数据中心,磁存储技术的应用能够大幅优化功耗问题,满足日益增长的数据存储需求。在一些应用中,MRAM可以被看做是 NOR FLASH的替代者,但是和SRAM相比,MRAM的速度、可擦写次数等方面还存在不足。
于是第三代自旋存储技术
SOT MRAM的研发成为国际科技竞争的新焦点。基于自旋协同曲技术的第三代磁存储芯片,有望在密度、功耗及算力密度上实现突破性进展,成为未来算力芯片的重要支撑。SOT MRAM也是目前唯一一个能够取代SRAM的技术方案。
自然界第一性原理来看
最佳信息载体并非电容,而 1970 年发现的钒铁磁这种物理现象,两个原子凑到一起可代表 0 和 1,有望带来 10 纳米的突破。第三代自旋芯片可能突破 10 纳米限制,北航和华为长期在此领域合作。大容量芯片的出现可能使未来的 HBM 发生颠覆性变化,只有 MRAM 能与 DRAM 匹配,从而解决 DRAM 功耗问题。
是存算一体是否有希望
替代冯诺依曼传统 AI 芯片采用冯诺依 在新加坡使用仓库存储的好处 曼架构,虽有人期待存算一体替代它,但实现起来非常困难。三是量子计算技术的发展。量子计算虽有趣但难以应用到手机手表等小型设备。
关于对未来的展望过去十年
我国在该领域从一无所有发展到现在基本形成产业链 销售线索 涵盖制造、设计、装备、应用等环节。未来十年,三代产品将并行发展,持续快速增长。第一代继续在工业领域、航空航天应用;第二代在 IoT 终端、车载、数据中心持续增长;第三代是我国真正的自主发展机会,若能重点发展第三代,实现对前两代的替代,将是重要机遇。
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导体产业纵横”(ID:ICViews),作者:ICVIEWS编辑部,36氪经授权发布文观点仅代表作者本人,36氪平台仅提供信息存储空间服务。第一代磁存储芯片虽占市场主流(占有率约 80%),但集成度问题促使业界探索新技术。