手機、電腦、穿戴式裝置等負責資料運算與儲存的記憶體，目前普遍使用的DRAM(動態隨機存取記憶體)不僅耗電，且體積難再縮小。清華大學材料系賴志煌教授、物理系林秀豪教授團隊，利用電子自旋流取得了新一代MRAM(磁阻式隨機存取記憶體)的革命性突破，創造出讀寫速度更快、更省電、斷電時資訊也不流失的「不失憶記憶體」。該研發成果，已發表在最新一期國際期刊「自然材料」（Nature Materials）上。

賴志煌教授說明，目前普遍使用的DRAM記憶體是利用電子的電荷來記憶，過去DRAM的尺寸微縮遵循「摩爾定律」，每18個月縮小一半，但元件愈做愈小以後，摩爾定律逐漸失效，體積再難縮小。他認為，當摩爾定律走到盡頭，就是自旋電子時代的來臨。

林秀豪教授解釋，電子不只帶電荷，還有另一項神奇的特性，也就是自旋，當電子自轉時會產生極微小的磁矩，就像在晶片上形成千萬個微小的磁鐵，0與1的記憶是靠小磁鐵的北極向上或向下來決定，因此，不運算時就不必供電，且就算運算到一半斷電，資料也不會消失。未來採用磁性記憶體的手機、平板，待機時間至少可延長一倍。

該跨領域研究團隊在不斷實驗嘗試，終於找到了靈活控制磁鐵夾子的方法。看似簡單卻有效的辦法，讓賴志煌教授在投稿國際期刊時吃了不少苦頭，他們拿出更強而有力的鐵證，及比最終刊出論文還長十倍的論述來佐證，終於得到學界頂尖期刊的認可。這不僅是磁性記憶體的突破，也為自旋電子學的發展帶來嶄新視野。

清華團隊成功以電子自旋流來操控鐵磁-反鐵磁奈米膜層的磁性翻轉，可望成為新一代MRAM的核心技術。目前研究團隊將此突破性的發現，應用到其它結構的奈米膜層，陸續發現更多具影響力的結果，除了學術的貢獻外，將對於國內記憶體產業發展有決定性的影響力。

隨著人工智慧、物聯網裝置與更多的資料收集和感測需求，磁性記憶體的市場也將迅速成長。賴志煌教授指出，是否能善用電子的自旋及磁性記憶體的技術發展，勢必影響台灣半導體產業在後摩爾時代的競爭力。【記者  鄒弘整理報導】