施 辉，张海良*，宋思德，曹利超，王印权，刘国柱，顾 祥，吴建伟，洪根深，李明华，贺 琪

（1.中国电子科技集团公司第五十八研究所，无锡214072；2.北京科技大学 材料科学与工程学院，北京100083）

0 引言

磁性随机存取存储器（magnetic random access memory,MRAM）的技术发展最早可以追溯到19世纪50年代提出的铁氧体环芯磁随机存储器；1984年Honeywell 公司利用磁性薄膜的磁电阻各向异性设计出磁电阻随机存储器，代表真正现代电子学意义上的磁随机存储器的诞生；80～90年代，巨磁电阻效应（giant magnetoresistance,GMR）、室温高隧穿磁电阻效应（tunneling magnetoresistance,TMR）、自旋转移矩效应（spin transfer torque,STT）的相继发现为MRAM带来了新的应用前景，研究人员提出了GMR-MRAM设计方案并相继研发出Toggle-MRAM和STT-MRAM等芯片产品；当前，基于自旋轨道力矩写入技术的磁随机存储器（spin orbit torque based MRAM,SOT-MRAM）以及电压控制磁随机存储器（MeRAM）也正处于研究阶段。MRAM兼具静态随机存取存储器（SRAM）的高读写速度和动态随机存取存储器（DRAM）的高集成度，并且具有非易失性、可无限擦写和低功耗等优势，被认为是构建下一代非易失性缓存和主存的理想器件。此外，存储单元磁性隧道结（magnetic tunnel junction,MTJ）还具有较好的抗电离辐射和耐高低温性能，因此MRAM 有望成为未来空间飞行任务普遍采用的理想存储器。

大量研究表明，空间辐射效应对MRAM的外围CMOS电路和MRAM存储单元都会产生影响。对外围CMOS电路而言，其存在电离总剂量（TID）损伤、单粒子锁定（SEL）、单粒子翻转（SEU）、单粒子瞬态（SET）和单粒子功能中断（SEFI）等风险。在MRAM 存储单元方面，典型的MRAM存储单元结构为1T-1MTJ（1个MTJ 和1个NMOS晶体管漏端相连，也即1M1T）结构，其中NMOS晶体管受辐射效应影响会产生阈值漂移现象，而认为MTJ 对辐射免疫的论断也被证明并不符合实际。……