2022年4月15日下午，由北京大学电子学院主办的电子学院前沿学术论坛第二十六期通过网络顺利举行。本期论坛邀请到北京航空航天大学集成电路科学与工程学院赵巍胜教授做主题为“后摩尔时代自旋电子芯片技术”的学术报告。讲座由电子学院物理电子所张志勇教授主持，120余名师生线上参加了本次学术报告。

讲座伊始，赵巍胜教授从自旋电子芯片技术发展历程、最新产业及技术进展、发展机遇与挑战介绍了报告的提纲，随后展开了精彩报告。

首先，赵巍胜教授带我们回顾了磁存储的前期发展及认知。巨磁阻效应的发现，获得了2007年诺贝尔奖，推动了磁存储核心技术的发展，使自旋电子学成为大数据信息时代的基石。通过把自旋电子器件与半导体技术结合，1995年起磁存储器及传感器芯片相继问世，经过长期的研究推进，取得了很多关键技术的突破，具有重要的应用前景。

接下来，赵教授向我们介绍了磁存储芯片技术并讨论了我国在该领域发展的机会。2018年起自旋存储芯片的大规模量产，在嵌入式场景中得到了广泛应用，但器件写入速度和耐久性存在限制。基于三端器件结构的自旋轨道矩磁存储芯片（Spin Orbit Torque MRAM: SOT-MRAM）有望解决这些问题。自旋轨道矩器件(SOT-MRAM)利用自旋轨道矩来控制自旋方向,进而控制磁性隧道结中自由层的极化方向是自旋轨道矩器件(SOT-MRAM)的核心原理。利用自旋轨道矩的磁性隧道结器件可以实现垂直磁各向异性。此类器件比面内磁各向异性器件更具优势。自旋轨道矩磁存储芯片具有高稳定性和写入速度快等特性,有望成为新一代超高性能非易失存储器,具有巨大的应用前景。SOT-MRAM成为当前国际学术界及产业界共同关注的焦点，Intel等多个公司也将该技术纳入其未来发展路线图。

最后，赵教授介绍了自旋存储芯片发展机遇与挑战，SOT-MRAM器件要实现大规模应用需要满足无磁场、亚纳米超高速、工艺兼容三个必需条件，基于此，赵教授提出通过自旋协同矩技术机理研究，利用自旋轨道矩效应和自旋转移矩效应，将写入功耗降低超过25倍，彻底解决读写错误问题，这一成果得到了领域内的广泛关注，为实现SOT-MRAM芯片的核心技术奠定了基础。未来集成电路产业和科学技术发展的驱动力是降低功耗，而不仅以提高集成度为节点，赵教授展望了未来技术路线，包括超低功耗自旋存算一体芯片、基于界面特性的新型数据存储机制、电算-光传-磁存的光电磁异质异构集成一体芯片，提出具有天然抗辐照、高速等优点的碳基电子与自旋电子集成将是我国信息领域基础研究发展的“奇兵”。

提问环节，参会师生积极提问，与赵巍胜教授进行了互动交流，针对目前芯片工程化困难度，电路系统未来布局，碳基与自旋电子三维异质集成方法等诸多问题，赵教授逐一进行了细致、耐心的解答，同时赵教授表示希望更多的老师和同学加入到这个领域，凝心聚力，共同推动芯片国产化。