赛事深度解析

MRAM国产产业链，正在打通

全球能量产MRAM的企业相当有限。长期以来，这个市场由少数几家主导者把持：Everspin是唯一以MRAM作为主营业务的上市公司；三星和台积电将嵌入式MRAM整合到先进逻辑工艺中；恩智浦则在车规级MCU上应用MRAM。

就在这个小圈子内，国内企业的存在感正迅速增强：驰拓科技的MRAM产品已实现量产，并打入工业和车规市场；上海Siproin的STT-MRAM已完成商业交付；致真存储研发的SOT-MRAM芯片在无人机飞控中通过了验证。国产厂商崛起的背后，是一条完整产业链的逐渐成型。除了终端应用环节，上游关键材料和核心设备等薄弱环节也在逐一取得突破。

01 材料：最后补齐的是一层氧化镁

MRAM的核心存储单元是磁性隧道结（MTJ），由厚度不到十纳米的多层金属与绝缘薄膜堆叠而成，依靠磁性层磁矩方向来存储数据。制造这组多层薄膜需要一系列高纯溅射靶材，包括钴铁硼磁性靶、铂锰类反铁磁靶、钌等金属间隔层靶，以及承担绝缘势垒功能的氧化镁靶。通过高精度溅射工艺，超高纯氧化镁可以沉积成厚度为1-2纳米的超薄单晶薄膜，形成均匀致密的绝缘势垒结构。规整的晶格结构能产生稳定的自旋过滤效应，筛选特定自旋状态的电子完成量子隧穿，为芯片的磁阻转换和数据读写提供基础结构支撑，是实现MRAM存储功能的关键载体。

今年8月，苏州智材科技宣布自主研发的6英寸MRAM-MgO靶材获得成功。该产品呈半透明状态，纯度达到4N、致密度超过99.8%、晶粒均匀性等关键指标均达到国际先进水平（日本同类主流靶材密度超过99.7%）。这意味着，此前受国际干扰的国内MRAM芯片主流厂商及研究机构，现在拥有了可自主掌控的国产核心材料供应选择。

氧化镁靶用于MTJ的绝缘势垒层，其溅射薄膜质量直接决定器件的隧穿磁阻比和良率，此前长期依赖进口。因此，行业对该靶材的纯度、致密度及晶粒均匀性等指标设定了极高的技术门槛。在此之前，MTJ多层膜所需的其他金属磁性靶材已基本实现本土化自给，氧化镁是最后一块短板。

除此之外，国内的有研亿金、河南东微电子材料等厂商，均已进入自旋芯片靶材供应链。据了解，东微电子的MRAM系列靶材市占率全国第一，钴铁硼靶、氧化镁靶等批量供应头部厂商，其中钴铁硼靶为国内独家量产。

材料本土化的真正意义不在于单个靶材，而在于供应安全。MRAM研发主力机构大多面临海外关键材料的双重制约，靶材断供的风险一直悬在生产线上。如今，磁隧道结的所有功能层材料都能在国内找到供应商，这一风险才算真正解除。

02 设备：MRAM有了专用工艺设备

材料再往下推一层，就是把这些薄膜刻成器件的设备。MRAM器件制造中，磁隧道结的铣削是最核心的工艺步骤。一方面，磁隧道结由20多层亚纳米厚度的金属功能膜层（涉及铂、铁、钴、锰等金属材料）和氧化物介质层（氧化镁）组成，每层膜层的成膜质量以及膜层之间的界面形成的物理化学键都与存储器器件的性能密切相关。如果采用传统的等离子体刻蚀，金属刻蚀残留物无法形成可挥发物质被真空泵组抽走，不可避免地会造成残留物在相邻磁隧道结的侧壁和设备反应腔侧壁上堆积，形成沾污和短路，从而导致器件性能失效和生产良率降低。尤其是随着逻辑电路技术代的进步，器件尺寸不断缩小，与之兼容的磁隧道结尺寸也越变越小，密度越高，残留物堆积的问题就愈发严重。另一方面，完成磁隧道结刻蚀后，如果磁隧道结暴露在大气环境中，会与大气中的水汽发生反应，造成器件失效。

江苏鲁汶仪器是该领域的国产代表企业。其开发的离子束塑形设备在同一个真空传输平台上集成了1个离子束塑形（IBS）腔室、2个ICP刻蚀腔室以及1个PECVD腔室。一方面，利用IBS和ICP刻蚀两种工艺腔室，协同完成磁隧道结的铣削，可以有效解决上述金属侧壁污染等工艺难题，使MRAM等新兴存储器的大规模量产成为可能。相比之下，国际头部厂商泛林半导体仅采用离子束塑形工艺对磁隧道结铣削，而离子束塑形与ICP刻蚀协同方式的刻蚀速率更快、良率更高。另一方面，离子束塑形设备集成了1个PECVD工艺腔室，可以在刻蚀完成后，让磁隧道结在设备内部的真空环境中沉积一层钝化层，从而有效隔离空气，避免器件失效。此外，离子束塑形设备进一步集成了1个ICP刻蚀工艺腔室，可以完成磁隧道结刻蚀前所需的硬掩膜层刻蚀，进一步提升设备集成度，提高量产效率。

鲁汶仪器第一代新兴存储器工艺设备LMEC-200在2018年就从国际厂商手中拿下了中国台湾工研院的订单；升级后的12英寸LMEC-300已交付客户并实现验收销售，2022年入选江苏省首台（套）重大装备名单。今年6月，鲁汶仪器冲刺科创板IPO获受理，拟募资25亿元。

除了前道工艺设备，后道测试设备也曾是行业容易被忽视的短板。磁性芯片的测试需要在可控磁场、宽温环境下同步完成电学读写和失效位图采集，通用测试机无法胜任。青岛致真精密仪器开发的自旋芯片可靠性测试设备可提供最高2000 Oe的均匀磁场与-55℃到170℃的温度环境，已进入北航等科研团队的SOT-MRAM磁抗扰度研究；其晶圆级磁光克尔测量仪、隧穿磁阻比率测量仪等产品，覆盖了从研发表征到量产测试的多个节点。

03 制造：实现MRAM量产闭环

设备和材料到位后，生产线成为决定产业成色的环节。

驰拓科技建有自有12英寸MRAM生产线，形成90nm、40nm、28nm三个量产平台，可提供独立式产品和嵌入式IP定制，是国内唯一可提供量产MRAM产品的制造商。团队自主研发并掌握了第三代MRAM（STT-MRAM）芯片从设计、元器件、工艺制造、测试评价到应用开发的全链条关键技术，产品覆盖256kb至64Mb容量，广泛应用于智能物联、工业自动化、企业存储、身份认证、人工智能及商业航天等领域。

但需要清醒看到的是，先进制程的嵌入式MRAM工艺窗口目前仍在海外。寒序科技的8nm eMRAM流片依托的是三星工艺，台积电预计2027年完成5nm MRAM量产准备。国产制造环节在成熟制程上已经闭环，在先进eMRAM上与台积电、三星仍有明显差距。

04 器件：三条路线同时推进

生产线之上，是器件层面的路线分化。国产MRAM目前的整体格局可以概括为：“STT-MRAM实现产业化落地，SOT-MRAM完成前沿技术突破，MRAM存算一体实现全球并跑”。

STT-MRAM商业化进度较快。驰拓科技构建起从Kb到百Mb级别的产品矩阵，上海Siproin已经实现商用出货。放眼全球，Everspin最新UNISYST MRAM产品密度达到128Mb至2Gb，读取带宽400MB/s，瞄准规模约30亿美元的独立式NOR Flash替代市场。在独立式MRAM赛道，国内企业与国际巨头的技术代差正在持续缩小。

SOT线代表下一代技术方向。SOT-MRAM用自旋轨道矩驱动磁矩翻转，读写速度更快、耐久性更高，但器件结构和工艺更复杂。致真存储的256Kb SOT-MRAM芯片已在无人机飞控中完成商用验证；驰拓科技创新性地提出了无扩展轨道层（channel-less，简称CHL）器件架构，将隧道结和轨道层一体化设计，通过一次刻蚀即可完成器件制备，刻蚀时可过刻蚀到底部接触电极（BE），将器件良率提升到99.9%以上；自旋芯片与技术全国重点实验室发布了全球首款单片容量达到4 Mb的全功能第三代MRAM芯片——SOT-MRAM芯片，这也是全球第一款Mb容量的垂直磁化SOT-MRAM芯片。

存算一体线则押注AI。MRAM存算一体芯片将矩阵乘法运算内嵌到存储单元内部，摆脱了传统架构中存储、计算单元之间数据反复搬运带来的巨大能耗。此前，华中科技大学信息存储系统教育部重点实验室发布了“喻家山一号”，这是当时全球容量最大的MRAM存算一体芯片，采用全国产工艺，功耗仅为传统芯片的千分之一。今年6月，“喻家山二号”芯片研发进入关键期，该芯片将在“喻家山一号”技术基础上迭代升级，进一步提升算力与能效。南方科技大学团队基于40纳米CMOS及STT-MRAM工艺，成功设计并流片验证了一款64kb非易失数字式存算一体芯片，在STT-MRAM位单元中实现单比特输入与存储权重的乘法运算，并直接输出数字化结果；寒序科技的8nm eMRAM AI芯片则把嵌入式存储与存算架构结合，支持20亿参数级大模型端侧运行。

器件的价值最终要通过实际场景释放。MRAM具备非易失、纳秒级写入、万亿次擦写、宽温、抗辐射等特性，不会率先进入消费级存储红海市场，而是优先在对可靠性要求严苛的车规、工业场景建立市场优势；边缘AI则是新开辟的增量赛道。端侧大模型推理受限于功耗与空间，eMRAM单元尺寸远小于SRAM、无需刷新，为端侧设备提供了新的存储选择。

05 结语

产业链各环节陆续打通之后，产业生态协同建设也在加速落地。2025年12月，首届自旋芯片与技术研讨会在杭州举办，自旋芯片产业创新联盟揭牌。国产MRAM已经过了“单兵突围”的阶段，开始有了产业组织和技术规范。对新型存储这类重资产、长周期、强协同的产业来说，联盟与标准的价值不亚于单点技术突破，它们决定了链条上的企业能否用同一套语言协作。

2025到2026年间，国产MRAM在材料、设备、制造、设计、应用五个环节分别跨过了门槛。靶材和刻蚀机国产化降低了建线成本，产线落地放大了设计团队的迭代速度，器件成熟反过来撑起了联盟与标准。但短板依然清晰：先进制程eMRAM的工艺窗口还在台积电和三星手里。但产业链打通的意义就在这里，接下来的竞争不再是单个环节与国际水平的赛跑，而是一条完整链条对代差的总攻。

本文来自微信公众号“半导体产业纵横”（ID：ICViews），作者：鹏程，36氪经授权发布。