MRAM技術簡介
20世紀80年代，法國Albert Fert與德國Peter Grünberg兩位科學家在研究磁/非磁納米多層膜的層間耦合時發現了巨磁阻（Giant Magneto Resistance，GMR）效應，揭示了磁性納米薄膜結構中電子自旋與電子輸運過程的關聯及調控方法，孕育了迄今為止容量最大、應用最廣泛的現代電腦硬盤，對信息存儲領域起到了劃時代的推動作用，兩位科學家因此獲得2007年度諾貝爾物理學獎。
Albert Fert（左圖）和 Peter Grünberg（右圖）
在GMR效應發現后，數據存儲產業獲得了突飛猛進的發展。1995年變化率更大、更穩定的隧穿磁阻效應（Tunneling Magneto Resistance，TMR）被發現，2002年TMR磁頭替代GMR磁頭進入市場，使硬盤的記錄密度更進一步提升。
除了硬盤，TMR效應也孕育了另一種磁性存儲器——磁隨機存儲器（Magnetic Random Access Memory，MRAM）。Toggle-MRAM是第一代商用MRAM，以電流產生磁場，利用磁場改變自由層磁化狀態，實現數據寫入功能。它具有無限擦寫次數、抗輻射、寬工作溫度范圍等特性，但難以進一步突破密度和功耗限制。
Toggle-MRAM（左圖）和 STT-MRAM（右圖）
1996年，Slonczewski和Berger預測了電流自旋轉移力矩（Spin Transfer Torque，STT）作用，該效應在1999年被實驗室驗證。利用電流STT作用，可以制作全電流寫入的MRAM，即STT-MRAM。STT-MRAM具有結構簡單、存儲密度高、功耗低、速度快等優勢。2011年日本東北大學展示了垂直磁化的CoFeB/MgO/MgO磁性隧道結（MTJ），基于垂直磁化的MTJ的寫入電流具有更好的可微縮性，在先進工藝節點、高密度存儲需求中擁有巨大的應用潛力。
目前世界上多家知名半導體巨頭如IBM、GlobalFoundries、Samsung、TSMC、UMC、SK Hynix、KIOXIA等和一些專注于MRAM的初創公司均在開展STT-MRAM相關產品技術研發。