MRAM是一種磁性多層膜的堆疊結構，在這當中最為關鍵的三層，上下兩層為磁性層（一為參考層，一為自由層），中間則為絕緣層。早前的MRAM的磁性層的磁化方向是水平排列，並可由電流來控制旋轉方向。方向相同時，為低組態；相反時則為高組態，透過組態的不同，來定義數位世界的「0」和「1」，不過這種作法，礙於物理特性的關係，在實際的體積上不易微縮，加上需要的電流也相對較大。故水平式架構較不受到產業界歡迎。

工研院電光所奈米電子技術組組長顧子琨 BigPic:774x518

工研院電光所奈米電子技術組組長顧子琨談到，MRAM就架構上可分為水平式與垂直式兩種，水平式由於物理問題較難克服，故現階段各大半導體廠商無不投入在垂直式架構上。雖然在垂直式架構也有不少問題需要克服，不過在現階段，像是低磁組變化率或是大寫入電流等挑戰，都已經克服。不過，問題在於，只要是磁性材料，就會有「外漏磁場」與「翻轉不對稱」的問題出現，而過去的作法需要通過電源以產生外在磁場來讓自由層進行翻轉，以相同方向來說，在翻轉上只導入少許電流就能完成，但在相反方向的情況下，就需要提供較大的電流，這就是所謂的「翻轉不對稱」。

工研院電光所的研究團隊所開發出來的「垂直式自旋磁性記憶體技術」（p-STT MRAM）所克服的技術挑戰則是「非對稱翻轉」，與此同時，這也可以兼顧低寫入電流的優勢。換言之，該技術可用極低的寫入電流來達到對稱翻轉的效果，同時也能解決物理極限的微縮挑戰。顧子琨透露，此一技術適用45奈米以下的製程，再者，MRAM本身就是以低電壓運作，如果電流可以有效降低，整體功耗便能大幅下降。

他更談到，在現階段，國際一線的半導體大廠的投入，從設備業、晶圓代工業、記憶體業與IDM（元件整合製造）等業者，幾乎都投入垂直式自旋磁性記憶體技術的研發，就他了解，中國其實也投入少不少資源。之所以會引起全球半導體一線大廠的高度重視。顧子琨分析，若僅只把MRAM與記憶體產業加以連結，是相當狹隘的看法，就晶片架構上，SRAM在系統單晶片扮演極為重要的角色，若能讓晶片整體表現大幅躍進，MRAM絕對是不可獲缺的關鍵，所以晶圓代工龍頭台積電也對該技術相當重視。他預估最快會在2015至2016年就會進入送樣階段，東芝與三星有機會搶先量產。

不過，工研院畢竟扮演技術移轉的角色，顧子琨不諱言，台灣業者在MRAM的進展速度是相對較為保守的，一般來說，都是要等到市場進入萌芽期後，才會陸續投入，但在目前，已有許多國際業者與工研院洽談後續的合作事宜，態度相當積極。不管如何，可以確定的是，工研院此一突破技術已經開啟新一波的記憶體戰局，台灣記憶體業者若能把握此一機會，未嘗不是一個東山再起的機會。