自旋芯片(STT & SOT- MRAM)的关键制造技术开发及其产业化

中科院物理所自2002年以来长期坚持自旋芯片研究，已在五类10款MRAM自旋芯片设计方面获得中国发明专利有40余项，包括美国及日本等5项国际专利授权，其代表性研究成果《纳米环磁性隧道结及其新型纳米环磁随机存取存储器的基础性研究》获2013年度北京市科学技术一等奖。在国际上率先提出了SOT-MRAM的设计专利。如在中科院的资助下与国内相关企业联合，采用12英寸工艺线技术开发Nanoring STT-MRAM和SOT-MTRAM芯片，则可以实现科研成果的转化与产品开发及应用。 该项目建议建立国家级自旋芯片研发中心或工程中心、产业化基地；利用5～10年时间，逐步实现4M、16M、64M、128M、256M、512M、1G～4G或更高容量的MRAM自旋芯片的研发和制造，以满足未来国家在信息科学技术等重要领域发展和产业结构战略性调整、推动社会经济可持续发展等重大需求！ 建议组建自旋芯片研发中心或工程中心进行项目运作，投资30～50亿元(包括专用厂房建筑、超净车间、设备购置费等资金)，建立年产达3～6万片12英寸硅晶圆自旋磁存储芯片的生产线；在具备一定专业条件的前提下，先利用5年时间完成4M、16M、64M、或128M国内自旋芯片制造，重点应用于航空航天及多种国家特需领域。在实施90nm、60nm、或45nm自旋芯片试验线和产业化建设的同时，同步开展300mm--28n、22nm等工艺研发，储备知识产权及专业团队，在国际自旋磁存储器产业化的进程中，承担国家研发此产品的任务，抢占未来年700~900亿美元的自旋存储器市场。一旦完成该项目，我国将首次掌握自旋芯片核心制造技术、有望打造一个高科技芯片产业链。

自旋芯片(STT-MRAM)具有数据非易失性、寿命长、低功耗、抗辐射等优点，将带来信息存储技术的更新换代，并在自动化、数据存储和计算、人工智能、便携式通信、物联网、快速搜索引擎、汽车等工业、航空航天及军事装备等领域具有巨大应用价值。目前发达国家都在对自旋存储器进行战略开发，美国的200mm-90nm平面式第一代4~64M磁随机存储器产品已经量产9年，主要应用于航天航空和各类军事装备等领域，2015年销售额约6400万美元，未来市场可达700 ~ 900亿美元。