皮秒级磁隧道结

开关提速一个量级

利用自旋轨道矩实现皮秒级电学开关，突破现有MTJ速度瓶颈，为高带宽存储和存内计算提供核心器件。

陈潇 · 张博宇 · 赵巍胜

Science Advances 2026

具体参数

开关脉冲宽度

{'zh': '13.2', 'en': '13.2'} ps

能耗

{'zh': '30', 'en': '30'} fJ/bit

速度提升

{'zh': '1', 'en': '1'} order of magnitude

技术优势

快一个量级

开关速度从数百皮秒缩短到13.2 ps，弥合了存储与处理器之间的速度鸿沟。

能耗低至30 fJ

每位能耗约30 fJ，适合高密度集成和能效敏感的应用。

免外磁场

无需外加磁场即可实现确定性开关，简化了器件结构和集成。

多机制协同

从直流到皮秒级，开关动力学从热激活翻转变为非相干进动再到相干进动，为设计不同速度下的器件提供指导。

应用场景

• 高带宽磁存储器：以皮秒级开关提升存储带宽，匹配处理器数据速率。
• 存内计算芯片：高速低能耗的开关器件可加速存内逻辑运算。
• SOT-MRAM器件：克服传统SOT-MRAM的速度瓶颈，实现免场超快写入。
• 自旋电子学：揭示不同时域下SOT开关机制演化，指导器件物理设计。