經濟部技術處引領記憶體技術研發，發展下世代AI晶片

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科技產業資訊室 (iKnow) - 何思穎發表於 2022年6月17日

圖、經濟部技術處引領記憶體技術研發，發展下世代AI晶片

經濟部多年來布局開發記憶體內運算與嵌入式記憶體技術，同時與國內半導體大廠、美國UCLA DARPA計畫進行合作，全力發展新世代記憶體效能，解決記憶體陣列的干擾問題，為產業化邁進了一大步。

隨著手機AI功能越來越多，使得手機電池能使用時間不斷降低，省電的AI運算晶片就變得非常重要，記憶體內運算技術早已成為全球AI晶片技術兵家必爭之地。傳統AI運算晶片，必須讓運算的資料在記憶體與處理器之間不斷的搬動，非常耗電，不適合做為終端裝置，如手機的AI運算晶片。經濟部支持工研院發展的記憶體內運算技術，即可讓手機內的運算資料直接在記憶體內運算，非常省電，原本手機使用AI功能的電量只能使用一天，現在可延長至三天以上。

2022年6月15日，工研院宣布與台積電合作開發世界前瞻的自旋軌道扭矩磁性記憶體（Spin Orbit Torque Magnetoresistive Random Access Memory；SOT-MRAM）陣列晶片；此外也攜手國立陽明交通大學研發出工作溫度橫跨近400度之新興磁性記憶體技術，並在「超大型積體技術及電路國際會議」（Symposium on VLSI Technology and Circuits）發表相關論文，可望助力產業躋身下世代記憶體技術領先群，維持臺灣的半導體國際地位。

經濟部技術處指出，製程微縮是在半導體先進製程的重要趨勢，而磁阻式隨機存取記憶體（MRAM）具有可微縮至22奈米以下的潛力，此外擁有高讀寫速度、低耗電，斷電後仍可保持資料特性，特別適用於嵌入式記憶體的新興領域。

工研院電子與光電系統所所長張世杰表示，MRAM有媲美靜態隨機存取記憶體（Static Random Access Memory；SRAM）的寫入、讀取速度，兼具快閃記憶體非揮發性，因此成為半導體先進製程、下世代記憶體與運算的新星。記憶體若在高寫入速度的前提下，使用的電壓電流越小，則代表效率越高，工研院攜手台積電共同發表具備高寫入效率與低寫入電壓SOT-MRAM技術，並達成0.4奈秒高速寫入、7兆次讀寫之高耐受度，還有超過10年資料儲存能力等特性的技術，未來可整合成先進製程嵌入式記憶體，在AI人工智慧、車用電子、高效能運算晶片等領域極具潛力。

此外，國立陽明交通大學今年也在VLSI共同發表新興磁性記憶體的高效能運作技術。優化自旋轉移矩磁性記憶體（Spin-Transfer-Torque MRAM；STT-MRAM）的多層膜與元件，提高寫入速度、縮短延遲、降低寫入電流與增高使用次數等特色，在127度到零下269度範圍內，具有穩定且高效能的資料存取能力，工作溫度橫跨近400度的多功能磁性記憶體是首次被實驗驗證，未來在量子電腦、航太領域等前瞻應用與產業上更是前途看好。

記憶體內運算需搭配極低耗電、高速運算、高耐久性的嵌入式記憶體元件，以進一步提升效能優勢。經濟部指出，以蘋果的Iphone 13晶片為例，需超過12,000個記憶體陣列，每個陣列有8,000個元件，必須開發控制電路，解決記憶體陣列的干擾問題。工研院發展新型的磁性記憶體技術，目前元件效能媲美Intel、領先三星達20%，達成可超過10年資料儲存能力等特性的技術；未來可整合進先進製程處理器，在AI人工智慧、車用電子、高效能運算晶片等領域具有極佳的前景。(1150字；圖1)

參考資料：
經濟部技術處引領記憶體技術研發　工研院與產學界共同在VLSI發表世界頂尖磁性記憶體技術。工研院，2022/6/15。
經濟部發展下世代AI晶片創新記憶體內運算新里程碑傲全球。中華民國經濟部，2022/6/16。

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