团队负责人：闵泰

所在学院：材料科学与工程学院

一、项目简介

磁随机存储器（MRAM）技术采用磁性隧道结（MTJ）作为基本存储单元，并采用全新的自旋量子调控物理机制，利用电子自旋调控磁矩取向来进行存储，具有体积小、功耗低、访问速度快、非易失性、近无限次读／写操作和抗辐射能力强等优点，特别适合空间科学技术和特殊领域的应用。虽然STT-MRAM已经产业化，但MRAM技术仍然存在一些重要的问题亟待解决。例如，小尺寸（亚7纳米）STT磁矩进动翻转引起的在亚纳秒区间电流（功耗）随翻转时间缩短而指数增长；下一代基于自旋轨道力矩（SOT）技术的高密度磁随机存储器（SOT-MRAM）的关键性垂直翻转限制等。现阶段业界尚无有效解决此类器件设计问题的自旋量子器件电子设计自动化（EDA）软件和设计流程。

本项目开发一套适用于MRAM器件仿真设计的EDA软件与设计流程，包括第一性原理材料参数仿真计算提取，第一性原理非平衡格林函数（NEGF）量子输运仿真，复杂几何结构通用多尺度MTJ微磁/宏磁模拟，器件流片数据高性能统计分析，人工智能增强的紧凑模型建立与多参数提取等，全流程MRAM器件设计功能，为MRAM电路设计提供技术设计支持。

二、产品性能优势

1.多尺度模拟：

超过20k原子计算能力的第一性原理材料计算及参数提取，与原子尺度的微磁动力学模拟方法、传统连续介质模型相结合，适用微纳小尺寸的MRAM器件仿真，使能高可靠性新型器件设计创新。

2.大体系复杂几何结构微磁/宏磁模拟：

大规模有限元/有限差分计算技术，对于任意器件结构、复杂几何边界均可进行精确求解。

3.高性能、高精度的MRAM紧凑模型：

兼容现有CMOS电路仿真平台。基于超过5k原子计算能力的第一性原理量子输运计算，多尺度微磁/宏磁模拟，构建优化算法的微观紧凑模型，在准确描述量子效应及保证仿真精度的前提下，仿真速度可接近传统半导体器件紧凑模型指标，提高MRAM核心器件及CMOS驱动电路联合仿真设计效率。

4.大规模测试数据自动化分析：

人工智能驱动的MRAM紧凑模型参数提取。支持多种格式、多类型性能参数测试数据的自动化统计分析，并借助人工智能算法利用实时测试数据进行紧凑模型参数优化拟合，提供高精度工程模型，实时反应当前工艺状态，提高MRAM电路设计优化迭代速度。

三、市场前景及应用

MRAM独特的优点契合企业存储和IOT、穿戴市场的需求，针对高密度MRAM器件全流程设计的完全自主知识产权EDA软件有着广阔的应用前景。MRAM技术对于提高军用电子设备速度和集成度也有重要作用。本项目产品将推动自主知识产权MRAM技术发展及其在军、民领域的应用。

四、技术成熟度

√概念验证 □原理样机 □工程样机 √中试 √产业化

五、合作方式

√联合研发 √技术入股 □转让 √授权（许可）□面议

附图