随着生成式人工智能的兴起，数据中心对大量内存的需求正在迅速增加，而MRAM（旋转矩阵存储器）作为一种非易失性存储器，可以在断电时保存数据，同时提供高速读写性能并消耗更少的功率，因此备受关注。
一、存储技术现状。
在过去的50年里，存储技术逐渐形成了三个主要领域：SRAM、DRAM和Flash。 然而，随着半导体制造技术不断向更小的技术节点发展，传统的DRAM和NAND闪存开始面临越来越严峻的扩容挑战。 此外，由于这些存储技术的发展速度与逻辑计算单元的不匹配，计算性能和能效的进一步提升受到严重制约。 因此，业界开始对新的存储技术寄予厚望，越来越多的新技术正在迅速涌现。 目前主流新型存储器主要有四种类型：rearam rram、相变存储器（PCRAM）、铁电存储器（ferram）和磁存储器（MRAM）。 其中，MRAM正在成为主流的新型存储技术，有专家预测MRAM将带来下一波存储浪潮。
a） MRAM的特性。
MRAM是一种结合了DRAM和FLASH特性的存储介质，以下是MRAM的一些具体特性。
非挥发性：铁磁体的磁性不会因断电而消失，因此MRAM是非挥发性的。 无限次的读取和写入：铁磁体的磁性不仅在断电时不会消失，而且几乎永远不会消失，因此MRAM和DRAM一样，可以无限次重写。
写入速度快，功耗低：MRAM写入时间低至23ns和极低的功耗，可实现瞬时开机和关机，延长便携式计算机的电池寿命。
与逻辑芯片高集成度：MRAM单元可以很容易地嵌入到逻辑电路芯片中，后端金属化工艺只需要增加一两个步骤，这需要光刻掩模。 此外，MRAM单元可以完全在芯片的金属层中制造，甚至可以堆叠两层或三层单元，因此具有在逻辑电路上构建大规模存储阵列的潜力。
2）与其他存储相比，MRAM的优势是什么？
与SRAM相比，MRAM的速度稍慢，但MRAM在速度方面仍然具有足够的竞争力，此外，SRAM在设计上更复杂，MRAM更密集，MRAM是非易失性的，而SRAM是易失性的，断电时数据会丢失，MRAM不会遇到这个麻烦。
与DRAM相比，由于DRAM需要电容器进行充放电才能完成读写，因此MRAM读写速度更快，MRAM的密度相似，但DRAM也是一种易失性存储器。 此外，RRAM具有较低的电池泄漏; MRAM的电压要求也低于DRAM，DRAM经常刷新数据。
与闪存相比，MRAM在闪存中也是非易失性的，但MRAM在耐高温性、数据保留性，尤其是操作耐久性方面优于闪存。 重要的是要知道MRAM具有具有相同的写入和读取速度的优势，并且能够承受无限次的读取和写入周期。
与RERAM相比，RERAM的随机读写速度优于传统存储器，但比MRAM和FRAM慢; 同时，RERAM的读写次数约为100万次，比传统存储器高出一个数量级，但低于MRAM的读写次数。 其中，密度和相应的成本是RERAM最大的优势; 从成本上看，MRAM的成本会因材料的复杂性、密度瓶颈、抗磁干扰等困难而更高。
与FERAM相比，MRAM在性能上相似，但FERAM的读写速度比MRAM好，可以保持更低的功耗，而FRAM的缺点是比MRAM贵，因此可以用于一些非常特定的市场。
PCRAM也是未来十年最有前途的新型存储技术之一。 PCRAM具有高容量、高集成度、速度快、功能低、成本低等特点，尤其是新型CMOS工艺。 但是，PCRAM也有一些明显的缺点，特别是写入操作速度无法与DRAM相媲美，写入耐久性也与DRAM有很大差异。 书写耐久性差是其在计算机系统中大规模应用面临的主要障碍之一，目前国内外研究人员正在研究一些解决方案来应对它。 目前，PCRAM的商用程度不如MRAM。
2、MRAM是AI存储的发展趋势，PSMC和三星的仓位布局很重。
PSMC计划与日本Power Spin公司合作，在2029年实现MRAM存储器的量产。 Power Spin将获得MRAM相关IP的许可，而PSMC将负责进一步的量产研发和试生产，以推动这种新型存储器的采用。
Power Spin由日本东北大学于2019年成立，采用STT-MRAM相关技术。 MRAM存储器的特点是非易失性、高速读/写，功耗理论上可以降低到现有存储器的1 100。 然而，MRAM也面临着成本高、耐久性等问题。 在AI的浪潮下，数据中心对大容量内存的需求增加，因此MRAM成为备受关注的技术。
PSMC计划利用其在日本的合资公司的第二阶段生产MRAM存储器，以促进这种新型存储器的普及。 该合资企业由PSMC和日本SBI Holdings于去年成立，总投资额为8000亿日元，一期计划于2027年建成投产，二期预计2029年投产。 此举彰显了PSMC在MRAM领域的雄心和布局。
除了PSMC，三星也在布局下一代内存技术，并计划在2026年量产8nm汽车EMRAM。 此外，台积电最近宣布成功开发下一代SOT-MRAM存储器。 2022年MRAM存储器市场规模达到300亿日元，表明该技术正在半导体代工行业引起关注。
在全球范围内，各大半导体厂商纷纷投入研发和技术开发，以满足读写速度快、功耗低、断电后不会丢失数据等前瞻性存储技术的需求。
台湾半导体产业也在积极支持相关研究，如台湾实验研究所与台积电联合研发的“选择元件与自旋转转矩磁记忆集成”技术。 该技术在国际电子器件会议（IEDM）上展出，并被选为成功开发高密度、大批量STT-MRAM生产技术的团队之一。
MRAM技术的发展不仅在硬件制造领域取得了突破，而且在应用领域也具有广阔的前景。 在汽车、工业、军事和航空航天领域，MRAM具有抗高辐射、在极端温度条件下运行和防篡改等优点，具有广泛的应用。在工业应用中，MRAM的快速写入能力和非易失性存储使其成为理想的选择。
3、MRAM的主要应用市场。
MRAM在边缘具有独特的优势。 边缘计算在工业物联网、机器人、可穿戴设备、人工智能、汽车和便携式设计等领域的使用正在增长。 随着这种增长，对高速、低延迟、非易失性、低功耗、低成本存储器的需求也随之而来，用于程序存储和数据备份。 虽然有许多可用的选项，包括 SRAM、DRAM、闪存等，但所有这些技术都需要在一个或多个领域进行权衡，而且它们似乎都不适合边缘计算。 MRAM将数据存储在磁性存储单元中，提供真正的随机访问，并允许在存储器中随机读取和写入。 此外，MRAM结构和操作具有低延迟、低泄漏、高写入周期和高保留率的特点，这些都是边缘计算所需要的。 此外，MRAM是存储和计算集成的理想存储器之一。 到目前为止，已经研究了多种存储介质来构建集成存储和计算系统。 SRAM和DRAM是易失性器件，频繁刷新不利于降低功耗。 虽然闪存是非易失性的，但随着读写次数的增加，浮栅氧化层会逐渐失效，重复读写的可靠性很低。 因此，各种基于电阻变化的新型存储器是实现存储器与计算融合的有效载体。 另一方面，MRAM基于对电子“自旋”的控制，理论上可以实现零静态功耗，同时具有高速和非易失性，并且具有几乎无限的写入次数。 MRAM在速度、耐久性和功耗方面具有不可替代的优势。 因此，MRAM是实现存储与计算一体化的理想存储器之一。
四是资本瞄准MRAM注入，MRAM在世界上的新兴力量。
据环球半导体观察不完全统计，已部署MRAM的企业，包括智真存储、根村科技、赤拓科技等，均已获得资本投资：智真存储完成数千万元Pre-A轮融资; 驰拓科技获得B轮融资; Everstock Technology获得新一轮融资; 凌村科技获得Pre-A轮融资。
2023年8月，智真存储自主研发的128KB SOT-MRAM芯片成功下线，这是继1KB SOT-MRAM成功流片后，新一代磁存储技术发展的又一重要里程碑。
针对边缘侧和设备侧的智能化需求，根村科技围绕“存储-计算-控制”布局了包括嵌入式MRAM在内的“单机MRAM存储芯片”和“AI SOC芯片”两大核心产品线，为消费、工业、物联网、汽车等领域的客户提供具有竞争力的节能智能单芯片系列解决方案。 其中，AI SoC的“超低功耗”版本运行功耗低至5uA MHz，达到世界一流水平，可为大多数电池供电应用场景提供高性价比的解决方案。 聚辰半导体（688123.，中国科创板上市公司SH）于2019年完成对MRAM技术公司Gencun Technology的融资领投，成为专注于中国MRAM技术的无晶圆厂公司。
凌存科技已成功研发出全球首款高速、高密度、低功耗的存储器Meram原型机和基于Meram的真随机数发生器，其高性能存储芯片广泛应用于车载电子、高性能计算、安防等领域。
磁铁信息是一家拥有PSTT-MRAM专用12英寸薄膜制造测试设备和PSTT-MRAM专用12英寸蚀刻设备的公司，国外MRAM主要应用于固态硬盘，实现了固态硬盘性能的显著提升，这也是磁铁信息产品的出发点;
赤拓科技也已被客户量产，用于MCU SoC的嵌入式非易失性存储器和慢速SRAM;
珠海星鑫存储（珠海南北科技全资子公司）NV-RAM规格MRAM技术是国内首家达到此规格的厂商，量产后可替代目前市场上最昂贵的FRAM和电源SRAM（BatteryBackup SRAM）和NVSRAM;
中国科学院物理研究所团队开发了一种以磁矩闭合纳米环磁隧道结为存储单元的新型MRAM原型装置。
整体来看，MRAM技术在硬件制造和应用领域取得了长足的进步，预计未来将逐步取代一些NOR闪存和SRAM，甚至在几年内取代一些DRAM。 随着MRAM技术的不断成熟和广泛应用，有望在塑造各行各业计算的未来方面发挥关键作用。 MRAM 市场正在蓬勃发展，预计到 2031 年将达到 191 美元893亿美元，复合年增长率为366%，为整个半导体行业带来新的增长动力。